Eine Forschergruppe der Universität von Neapel hat einen kompakten optischen Spektrographen zur Überwachung der Aktivität von Vulkankratern entwickelt. Das optische Überwachungssystem besteht im Wesentlichen aus einem Laser, der Licht einer Wellenlänge von etwa zwei Mikrometern aussendet. Auf diese Weise lässt sich das von Kratern ausgestoßene Kohlendioxid auf seine Isotopzusammensetzung hin analysieren. Eine plötzliche Veränderung der relativen Häufigkeit der Kohlenstoffisotope 12 und 13 könnte auf verstärkte Magmaströmungen zur Erdoberfläche hinweisen, berichten die Forscher im Fachblatt Optics Express (Band 12, Seite 6515).
Das Herzstück des von Livio Gianfrani und seinen Kollegen entwickelten Spektrographen besteht aus einer Laserdiode, die Infrarotstrahlung einer Wellenlänge von ungefähr zwei Mikrometern aussendet. Da Licht dieser Wellenlänge von Kohlenstoffdioxid unterschiedlich stark absorbiert wird, je nachdem, ob es aus Kohlenstoff-12- oder Kohlenstoff-13-Isotopen besteht, lässt sich auf diese Weise die relative Häufigkeit der beiden Isotope in einem Gasgemisch bestimmen.
Gianfrani zu Folge führen verstärkte Magmaströmungen zu einer Änderung des Verhältnisses dieser beiden Isotope in dem von Kratern ausgestoßenen Gasgemisch. Daher könnte der von den italienischen Forschern entwickelte Spektrograph zur Vorhersage von Vulkanausbrüchen eingesetzt werden.
Um Veränderungen im Isotopenverhältnis von Kohlendioxid nachzuweisen, mussten die Gasproben bisher mit Massenspektrographen in einem Labor analysiert werden. Die optische Spektroskopiemethode kann hingegen vor Ort ausgeführt werden und somit womöglich kostbare Zeit sparen. Erste Feldversuche am Solfatara Krater in der Umgebung von Neapel wurden bereits mit Erfolg abgeschlossen.
Stefan Maier
