Auf der Suche nach dem Datum des Vulkanausbruchs von Thera

Die Vulkankrater von Aniakchak II (links) und Thera (rechts; Bildnachweis: Helga Weber/Universität Bern).

Baumring-, Eiskern- und Vulkanexperten haben sich zusammengetan, um einen der klimatisch folgenreichsten Vulkanausbrüche der letzten 4.000 Jahre zu identifizieren: den Ausbruch des Jahres 1628. Sie fanden heraus, dass es nicht der Vulkan von Thera war, konnten jedoch mögliche Daten für den Ausbruch auf Santorin eingrenzen.

Charlotte Pearson, außerordentliche Professorin im Labor für Dendrochronologie, ist die Hauptautorin einer neuen Arbeit in PNAS Nexus, die ein Mosaik von Techniken kombiniert, um die Quelle eines Vulkanausbruchs im Jahr 1628 v. Chr. zu bestätigen. Während man bisher annahm, dass es sich bei dem Ausbruch um den Thera-Vulkan auf der griechischen Insel Santorin handelte, fanden Pearson und ihre Kollegen stattdessen heraus, dass es sich um den Vulkan Aniakchak II in Alaska handelt. Diese Entdeckung hilft den Forschern bei der Eingrenzung des Zeitraums, in dem der Ausbruch von Thera tatsächlich stattfand.

Charlotte Pearson, außerordentliche Professorin im Labor für Dendrochronologie, ist die Hauptautorin einer neuen Arbeit in PNAS Nexus, die ein Mosaik von Techniken kombiniert, um die Quelle eines Vulkanausbruchs im Jahr 1628 v. Chr. zu bestätigen. Während man bisher annahm, dass es sich bei dem Ausbruch um den Thera-Vulkan auf der griechischen Insel Santorin handelte, fanden Pearson und ihre Kollegen stattdessen heraus, dass es sich um den Vulkan Aniakchak II in Alaska handelt. Diese Entdeckung hilft den Forschern bei der Eingrenzung des Zeitraums, in dem der Ausbruch von Thera tatsächlich stattfand.

Der gewaltige Ausbruch von Thera, der bekanntlich irgendwann vor 1500 v. Chr. stattfand, begrub die minoische Stadt Akrotiri unter einer Schuttschicht von mehr als 30 Metern. Das genaue Datum des Ausbruchs und seine Auswirkungen auf das Klima sind jedoch seit Jahrzehnten umstritten.

Wenn ein Vulkanausbruch groß genug ist, kann er Schwefel und Trümmer, so genannte Tephra, in die Stratosphäre schleudern, wo beides bis in weit entfernte Gebiete zirkulieren kann. Das Schwefeldioxid des Ausbruchs, das in die obere Atmosphäre gelangt, reflektiert die Sonnenwärme und bewirkt, dass die Temperaturen auf der ganzen Welt sinken. Die Klimaverschiebung spiegelt sich in den Bäumen wider, die ein geringeres Wachstum oder Frostringe aufweisen, die das Jahr des Ausbruchs markieren.

Schwefel und Tephra können auch auf die Pole der Erde herabregnen, wo sie in Eisschichten konserviert werden. Bei der Analyse von Eisbohrkernen kann die darin enthaltene Sulfatmenge auch dazu verwendet werden, die wahrscheinlichen Auswirkungen eines Ausbruchs auf das Klima abzuschätzen. Eruptionen mit hohem Sulfatgehalt haben ein größeres Potenzial, kurzfristige Klimaveränderungen zu verursachen. Gleichzeitig kann die Tephra der Eisbohrkerne, die einen einzigartigen geochemischen Fingerabdruck aufweist, dazu verwendet werden, den Schwefel im Eis mit einer genauen vulkanischen Quelle in Verbindung zu bringen.

Baumringe

Der dunkle Ring in diesem Steckling einer kalifornischen Borstenkiefer markiert einen Bereich mit Frostschäden, die durch die rasche Abkühlung des Klimas verursacht wurden, die auf die große Menge an Sulfat zurückzuführen ist, die von dem Vulkan Aniakchak II und nicht von Thera freigesetzt wurde, wie Wissenschaftler bestätigen. Dieser Marker (1627 v. Chr.) stellte erstmals eine Verbindung zwischen dem Wachstum von Bäumen und der vulkanischen Klimareaktion her und gab den Anstoß zur Synchronisierung von Baumringen und Eisbohrkernen (Foto: Charlotte Pearson).

Der dunkle Ring in diesem Steckling einer kalifornischen Borstenkiefer markiert einen Bereich mit Frostschäden, die durch die rasche Abkühlung des Klimas verursacht wurden, die auf die große Menge an Sulfat zurückzuführen ist, die von dem Vulkan freigesetzt wurde, von dem Wissenschaftler bestätigen, dass es sich um Aniakchak II und nicht um Thera handelt. Diese Markierung (1627 v. Chr.) stellte erstmals eine Verbindung zwischen dem Wachstum der Bäume und der vulkanischen Klimaänderung her und war der Auslöser für die Arbeit zur Synchronisierung von Baumringen und Eisbohrkernen.

Pearson und ihre Mitarbeiter – darunter Michael Sigl von der Universität Bern und ein internationales Team von Geochemikern, Eiskern-Experten und Tephra-Chronologen – glichen Daten aus Baumringen und Eiskernen in der Antarktis und Grönland ab, um eine umfassende Aufzeichnung von Vulkanausbrüchen in dem Zeitraum zu erstellen, in dem Thera aufgetreten sein muss – 1680 bis 1500 v. Chr. Anhand von Sulfat- und Tephra-Anzeichen schlossen sie mehrere Ereignisse als mögliche Thera-Daten aus und verwendeten hochauflösende Techniken, um anhand der Eisbohrkerne geochemisch zu bestätigen, dass es sich bei dem 1628 v. Chr. aufgezeichneten Ausbruch um Aniakchak II handelte.

Das genaue Datum des Thera-Ausbruchs ist noch unbestätigt, aber das Team hat es auf eine Handvoll Möglichkeiten eingegrenzt: 1611 v.Chr., 1562–1555 v.Chr. und 1538 v.Chr.

„Eine davon ist Thera“, sagte Pearson. „Wir können nur noch nicht bestätigen, welches Jahr es ist, aber zumindest wissen wir jetzt genau, wo wir suchen müssen. Das Problem bei Thera ist, dass es immer diese Diskrepanz zwischen mehreren Datierungslinien gab. Jetzt, da wir wissen, welche Daten in Frage kommen, können diese Beweise neu bewertet werden, aber wir brauchen immer noch einen geochemischen Fingerabdruck, um sie zu bestätigen.

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Ein Hauch von Vergangenheit

Als Studentin im Jahr 1997 las Pearson zwei Arbeiten, die nicht nur ihr Interesse an der Dendrochronologie weckten, sondern auch den Ausgangspunkt für die Debatte über das Thera-Datum bildeten.

In der ersten Arbeit, die von den Baumringforschern Valmore LaMarche und Katherine Hirschboeck von der University of Arizona verfasst wurde, wurden Frostschäden in Baumringen von Borstenkiefern in Kalifornien festgestellt, die mit dem Jahr 1627 v. Chr. übereinstimmen. In der anderen Arbeit von Mike Baillie von der Queen’s University und Martin Munro von der University of Arizona wurde eine Periode mit sehr schmalen Jahresringen in Eichen aus Irland festgestellt, die im Jahr 1628 v. Chr. begann. Beide Anomalien der Jahresringe deuten auf die Art von abruptem, schwerem Klimawandel hin, der auftritt, wenn Vulkane Sulfat in die Stratosphäre ausstoßen.

A: Ein Eiskernabschnitt aus Grönland mit einer Aufzeichnung von vulkanischem Sulfat. B: Das Eis wird langsam geschmolzen und eine Vielzahl von Elementen und Chemikalien werden gleichzeitig analysiert (Foto: Michael Sigl).

Beide Autoren brachten die Baumringanomalien mit Thera in Verbindung, weil Thera zum Zeitpunkt der Studien der einzige bekannte Vulkanausbruch in diesem ungefähren Zeitraum war. Pearsons neueste Arbeit bestätigt jedoch, dass diese Baumringanomalien tatsächlich auf einen anderen, ungewöhnlich sulfatreichen Ausbruch hindeuten – den Vulkan Aniakchak II in Alaska.

„Wir haben uns dasselbe Ereignis angesehen, das sich in 7.000 Kilometer voneinander entfernten Baumringen zeigte, und wir wissen jetzt ein für alle Mal, dass diese massive Eruption nicht Thera ist“, sagte Pearson. „Es ist wirklich schön zu sehen, dass diese ursprüngliche Verbindung aufgelöst wurde. Es macht auch absolut Sinn, dass sich Aniakchak II als einer der größten Sulfatausbrüche der letzten 4.000 Jahre entpuppt – die Bäume haben uns das schon die ganze Zeit gesagt.“

Die Suche nach der Thera-Eruption geht weiter

Archäologische Funde deuten darauf hin, dass das Datum des Thera-Ausbruchs näher an 1500 v. Chr. liegt, während einige Radiokarbondatierungen darauf hindeuten, dass es näher an 1600 v. Chr. liegt. „Ich bevorzuge den Mittelweg. Aber wir sind wirklich kurz davor, eine endgültige Lösung für dieses Problem zu finden. Es ist wichtig, für alle Möglichkeiten offen zu bleiben und weiterhin Fragen zu stellen“, sagte Pearson.

„Die Beweisführung in dieser Forschung lässt sich am besten mit Kriminalfällen vergleichen, bei denen nachgewiesen werden muss, dass die Verdächtigen sowohl mit dem Tatort als auch mit dem Zeitpunkt des Verbrechens in Verbindung stehen“, so Sigl. „Nur in diesem Fall sind die Spuren bereits mehr als 3.500 Jahre alt.“

Die Studie bestätigt auch, dass etwaige klimatische Auswirkungen von Thera relativ gering gewesen wären, wenn man die Sulfatspitzen in dieser Zeit mit denen jüngerer dokumentierter Eruptionen vergleicht. Der nächste Schritt besteht darin, die möglichen Jahre des Thera-Ausbruchs genauer zu bestimmen und weitere chemische Informationen aus dem Schwefel und der Tephra in den Eisbohrkernen zu extrahieren. Irgendwo in einem dieser Sulfate könnte sich ein Stück Tephra befinden, das ein chemisches Profil aufweist, das zu Thera passt, so Pearson. „Das ist der Traum. Dann muss ich mir etwas anderes suchen, um mich damit zu beschäftigen“, sagte sie. „Im Moment ist es einfach schön, dass wir näher dran sind als je zuvor“.

Die Studie ist Teil eines vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts unter der Leitung von Sigl am Oeschger Centre for Climate Change Research der Universität Bern in der Schweiz. Das Projekt trägt den Namen THERA, kurz für Timing of Holocene Volcanic Eruptions and their Radiative Aerosol Forcing. Neben der UArizona wurde die Studie von einem internationalen Netzwerk von Experten der Universität Bern, der University of St. Andrews, der Swansea University, der University of Maine, der South Dakota State University und der University of Florence durchgeführt. Die Finanzierung an der UArizona wurde von der Malcolm H. Wiener Foundation bereitgestellt.

Nach einer Pressemeldung der University of Arizona.

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