Mit einer Kamera haben amerikanische Wissenschaftler erstmals einem Geysir in den Rachen geschaut.
Mit einem glucksenden Gurgeln etwa alle 72 Minuten kündigt sich im Yellowstone-Nationalpark im US-Bundesstaat Wyoming ein grandioses Naturschauspiel an. “Old Faithful” – der “Zuverlässige” oder “alte Getreue” – wird wieder aktiv. Aufgrund der Regelmäßigkeit und Stärke seiner Eruption ist er der Berühmteste aller Geysire. Plötzlich schießt eine dampfende Wasserfontäne aus seinem kalkweißen Kegel empor, zischt ohrenbetäubend und wächst 30 bis 50 Meter in den Himmel. 14000 bis 32000 Liter kochenden Wassers werden dabei frei. Nach spätestens fünf Minuten ist der Spuk vorbei. Was zwischen zwei Ausbrüchen geschieht, haben Wissenschaftler nun mit Hilfe von Meßgeräten und einer Kleinkamera erforscht, die in den Schlund des Geysirs versenkt wurden.
Überraschend schmal ist der Spalt, der in die Tiefe führt. Oben beträgt sein Durchmesser 20 Zentimeter, in 7 Meter Tiefe sind es nur noch 11. Insgesamt 14 Meter konnte die nur wenige Zentimeter große Kamera herabgelassen werden. Die Forscher hatten sie mit Eis isoliert, um sie vor der Hitze zu schützen. Außerdem wurden Meßfühler zur Bestimmung von Temperatur und Druck bis zu 22 Meter tief plaziert.
“Ziel unserer Arbeit ist zu erklären, wie Geysire funktionieren”, erklärt James Westphal vom California Institute of Technology in Pasadena. Zusammen mit seiner kanadischen Kollegin Susan W. Kieffer und dem letztes Jahr verstorbenen Roderick A. Hutchinson hat er Old Faithful seit 1983 erforscht.
Wie die Wissenschaftler herausgefunden haben, schwankt die Temperatur in dem Geysirschacht innerhalb von wenigen Minuten periodisch zwischen 95 und 110 Grad, manchmal wurden sogar 130 Grad gemessen. “Dabei handelte es sich wahrscheinlich um Wasser, das kurzfristig aus größerer Tiefe emporgedrungen war”, vermutet Westphal. Der Druck in dem Spalt beträgt wenige Minuten nach einem Ausbruch 0,5 Bar und steigt dann binnen einer Dreiviertelstunde auf 1,2 Bar an.
Schnitt durch den Schlund: Der Schlot des Geysirs “Old Faithful” ist ein unregelmäßiger Spalt, in den ständig heißes Wasser nachströmt. An seinen Wänden lagern sich silikathaltige Mineralien ab. Diese “Arterienverkalkung” verstopft den Geysir im Laufe der Zeit. Noch speit Old Faithful heißen Wasserdampf in die Luft – wie schon seit 200 bis 300 Jahren.
“Inzwischen verstehen wir recht gut, wie es zur Eruption kommt”, sagt Westphal. “Unsere Messungen stimmen mit den theoretischen Vorstellungen glänzend überein.” Danach entstehen Geysire dadurch, daß Wasser in unterirdischen Felsspalten wie in einem Dampfkochtopf erhitzt wird. Dies geschieht aber nur dort, wo die Erdkruste nicht etwa 50 Kilometer dick ist, wie fast überall auf dem Festland unseres Planeten, sondern nur 2 bis 5 Kilometer wie im Yellowstone Nationalpark. In 90 Meter Tiefe ist das Gestein dort schon über 200 Grad heiß.
Weil kühleres Wasser auf das heiße Wasser in der Tiefe drückt, beginnt dieses nicht bei 100 Grad zu sieden, sondern erst bei 374 Grad. Das ist der kritische Punkt, ab dem Wasser aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften nicht mehr in flüssiger Form existieren kann.
Tosende Wassergewalt: Der berühmte “Old Faithful” im Yellowstone-Nationalpark gibt bei jedem Ausbruch die riesige Energie von rund 200 Millionen Joule frei. Ein Teil des Wassers versickert gleich wieder im Boden – und bald folgt die nächste Eruption. Rund um den Schlund haben die im Wasser mitgeführten Mineralien im Laufe der Jahrhunderte einen Kegel aufgetürmt. “Geysir” (Wüterich) nannten die alten Isländer die natürlichen Wasserspeier.
Dann steigen Dampfblasen nach oben und verringern die Last der Wassersäule. Schließlich kommt es zu einem schlagartigen Verdampfen und damit zu einer plötzlichen Volumenzunahme – etwa um das 1600fache. Das kühlere Wasser weiter oben wird bei der Explosion mitgerissen und als gewaltige Fontäne aus dem Erdinneren geschleudert.
Schon wenige Minuten nach der Eruption füllt sich der zerklüftete Kanal des Geysirs wieder mit dem kühleren Wasser von oben, wie die Beobachtungen mit der Videokamera erstmals zeigten. Bereits in 10,5 Meter Tiefe schießt es beinahe horizontal aus Rissen in den Wänden.
Rüdiger Vaas
