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01.05.10 Charakterisierung von Vulkanasche-Partikel

Chemische Zusammensetzung der Aschewolke des Eyjafjallajökull

Erste Bilder der Partikel unter dem Elektronenmikroskop

Nach dem Ausbruch des isländischen Vulkans Eyjafjallajökull haben Wissenschaftler der Universität Göttingen erstmals mit einer Elektronen-Mikrosonde einzelne Staubteilchen aus der Aschewolke analysiert und deren chemische Zusammensetzung untersucht. Ihre Proben sammelten die Forscher am vergangenen Wochenende nach einem leichten Regen auf der Oberfläche frisch gewaschener Autos.

Abb. 1: Wurmförmiges Aggregat aus Aschepartikeln zwischen normalen Staubkörnern.
Quelle: Uni Göttingen

Nach dem Ausbruch des isländischen Vulkans Eyjafjallajökull haben Wissenschaftler der Universität Göttingen erstmals mit einer Elektronen-Mikrosonde einzelne Staubteilchen aus der Aschewolke analysiert und deren chemische Zusammensetzung untersucht. Ihre Proben sammelten die Forscher am vergangenen Wochenende nach einem leichten Regen auf der Oberfläche frisch gewaschener Autos. Zwar hatten sich dort nur wenige Milligramm (1 Milligramm = 0,001 Gramm) pro Quadratmeter abgelagert, doch Prof. Dr. Gerhard Wörner und Dr. Andreas Kronz von der Abteilung Geochemie am Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität gelang es, die Aschepartikel unter dem Elektronenmikroskop sichtbar zu machen. Ihre Analysen sind wichtige Daten zur Bewertung der Aschebelastung der Atmosphäre insgesamt und der daraus resultierenden Gefährdung des Flugverkehrs. „In ihrer Konzentration war die Aschewolke nicht dichter als ein sommerlicher Sandsturm in der Sahara über Nordafrika, sie befand sich aber nur in einer bestimmten Höhe der Atmosphäre“, so Prof. Wörner. „Allerdings ist die Zusammensetzung ganz anders. Nun gilt es für die Ingenieure herauszufinden, wie und in welchen Konzentrationen die Vulkanasche die Triebwerke von Flugzeugen schädigen kann.“.

Abb. 2: Olivin-Kristall
Quelle: Uni Göttingen

Die untersuchten Aschepartikel bestehen zum großen Teil aus Silikat-Glas: Sie entstanden, als im Schlot des Vulkans heiße Lava auf kaltes Gletscherwasser traf und in kleine Einzelteile zerplatzte. Durch die Eruption wird die Lava zusätzlich fragmentiert, und durch die rasche Abkühlung erstarren die Teilchen schlagartig zu Glas. Neben den typischen Elementen Silizium, Aluminium, Magnesium, Eisen und Kalzium sowie ebenfalls für Island typischen Kristallen konnten die Wissenschaftler auf der Oberfläche der Partikel mit der Mikrosonde erhöhte Konzentrationen von Chlor und Schwefel messen. Dies deutet darauf hin, dass sich vulkanische Gase aus der Eruptionswolke auf den Aschepartikeln niedergeschlagen haben. Darüber hinaus entdeckten die Forscher wurmförmige Ascheteilchen, deren Herkunft bislang noch unklar ist. „Unter Umständen sind diese Asche-Aggregate eine Folge der Blitze, die durch die statische Aufladung in der Eruptionswolke entstehen. Um das herauszufinden, werden wir die Göttinger Aschepartikel mit den Ablagerungen direkt am Kraterrand vergleichen. Wir stehen bereits mit Wissenschaftlern in Island in Kontakt“, so Prof. Wörner.

Abb. 3: Aggregat von glasigen Aschepartikeln. Die Korngröße der einzelnen Partikel beträgt weniger als fünf Mikrometer (0,005 Millimeter).
Quelle: Uni Göttingen

Ein Messflug des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen hatte am 19. April erste Erkenntnisse über die Konzentration und Größe der Ascheteilchen in vier bis 5,5 Kilometern Höhe gebracht. Bei einer Korngröße von weniger als 0,01 Millimeter enthält ein Kubikmeter Luft etwa 60 Mikrogramm Asche. „Als dieser extrem feine Staub aus der Aschewolke auf die Erde gesunken ist, wurden ein bis zwei Kilogramm feinste Asche auf einen Quadratkilometer verteilt. Das entspricht der Menge einer Kinderschaufel voll Feinstaub verteilt über die ganze Göttinger Innenstadt. Allein durch Autoverkehr werden größere Mengen an Feinstaub produziert“, erläutert Prof. Wörner.

Kontakt:

Dr. Andreas Kronz
Prof. Dr. Gerhard Wörner
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Geowissenschaften und Geographie
Abteilung Geochemie
Goldschmidtstraße 1, 37077 Göttingen
Telefon (0551) 39-9336 (Büro) und 39-3975 (Labor)
E-Mail: akronz [at] gwdg.de und gwoerner [at] gwdg.de

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Charakterisierung von Vulkanasche-Partikel
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2010/mai/vulkanasche.shtm)

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