Dein Gesicht sieht gut aus. Vertrau mir. Wenn Sie jedoch zoomen und eine Zeitrafferaufnahme machen, sehen Sie eine Landschaft in Bewegung: Ausbrechende Pickel, sich bildende Porenkrater, sich auseinanderstreckende Hautfalten, die sich beim Lächeln und Stirnrunzeln zusammendrücken. Ebenso könnte die Erde außerhalb Ihres Fensters ruhig erscheinen. Aber das liegt daran, dass Sie einen winzigen Ausschnitt aus Zeit und Raum betrachten. Erweitern Sie Ihre Sicht und Sie werden sehen, wie sich die Platten verschieben, Erdbeben plätschern und Vulkane entlang tektonischer Grenzen ausbrechen. Die Welt zerbricht, knistert und zerreißt. Nichts bleibt gleich.
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Um diese dynamischen Muster zu veranschaulichen, hat das Global Volcanism Program der Smithsonian Institution, das im National Museum of Natural History veranstaltet wird, eine Zeitraffer-Animation der Erdbeben, Eruptionen und Emissionen der Welt seit 1960 erstellt bis 1978 zeigen die Animationen, wie die scheinbar zufällige Aktivität von Vulkanen und Erdbeben im Laufe der Zeit konsistente globale Muster bildet. Das Verständnis dieser Muster gibt Forschern Einblicke in die Verflechtung dieser dramatischen Ereignisse mit dem Innenleben unseres Planeten.
Erdbeben und Vulkane können Bilder einer weit verbreiteten Zerstörung hervorrufen. Für diejenigen, die die tiefsten Tiefen der Erde erforschen, wie Elizabeth Cottrell, Forschungsgeologin am Smithsonian National Museum of Natural History und Direktorin des Global Volcanism Program, sind Vulkane jedoch auch „Fenster ins Innere“ Was drin ist, hilft Forschern dabei, die Zusammensetzung und Geschichte des Planetenkerns zu entwirren. Das ist entscheidend, weil wir immer noch nicht genau wissen, woraus das Innere unseres Planeten besteht. Wir müssen das Innere verstehen, um den globalen Kohlenstoffkreislauf zu entwirren, den chemischen Fluss, der die Vergangenheit und Zukunft unseres Planeten beeinflusst.
Wir wissen viel über Kohlenstoff, das Element, das das chemische Rückgrat des Lebens in unserer Kruste und unseren Ozeanen bildet. Wir wissen viel weniger darüber im Erdkern und im Erdmantel. Es hat sich bisher als schwierig erwiesen, den Erdmantel abzutasten, der sich bis zu 1.800 Meilen unter der Oberfläche erstreckt. Dies bedeutet, dass das Erdinnere eine große - und mysteriöse - Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf spielt. Das Innere enthält vielleicht 90 Prozent des Kohlenstoffs unseres Planeten, gebunden in reinen Formen wie Graphit oder Diamanten. Das Nachlesen der Bewegungen dieses schwer fassbaren Kohlenstoffs aus der Tiefe der Erde wurde als „eines der ärgerlichsten Probleme“ bezeichnet, um den globalen Kohlenstoffkreislauf zu verstehen.
Zum Glück haben wir Vulkane. Als planetarischer Geologe betrachtet Cottrell diese Magmahersteller als ein „Probenliefersystem“, das uns einen Blick in den Kern des Planeten gewährt. "Erdbeben und Eruptionen sind der Herzschlag des Planeten", sagt sie. Die Emissionen dieser Ereignisse, die das globale Klima beeinflusst haben, sind die Atmung des Planeten. (Weltweit setzen Vulkane etwa 180 bis 440 Millionen Tonnen Kohlendioxid frei.) Wenn Cottrell und andere die Chemie der Lava und die Zusammensetzung der Vulkangase studieren, können sie sich ein Bild davon machen, was sich darin befindet - wie das Studium menschlicher Rülpse, um herauszufinden, was sich darin befindet dein Bauch.
Vulkane stoßen neben Kohlendioxid und etwas Schwefel vor allem Wasserdampf in Form von Dampf aus (der Mensch atmet dagegen etwa 16 Prozent Sauerstoff, 4 Prozent CO2 und 79 Prozent Stickstoff aus). Das Verständnis der „normalen“ Werte dieser Vulkanemissionen würde den Wissenschaftlern helfen, die Basis zu bestimmen - und damit die drastischen Auswirkungen menschlicher Aktivitäten. Das Festhalten an diesen Emissionen ist jedoch eine heikle Angelegenheit. Das Sammeln von Vulkangas ist geradezu gefährlich. Die Forscher müssen sich den heißen, unter Druck stehenden Emissionen nähern. Wenn es aus dem Mantel ausbricht, ist geschmolzene Lava eine sengende 1000 bis 1300 Grad Celsius.
Kein Wunder, dass Wissenschaftler Gassignaturen in der Atmosphäre lieber mit Satelliten aus dem All lesen würden. Leider hat diese Technik auch ihre Probleme. In den letzten drei Jahrhunderten haben anthropogene Emissionen aus Quellen wie der Massentierhaltung und der Verbrennung fossiler Brennstoffe die Emissionen von Vulkanen drastisch übertroffen - das heißt, vulkanisches CO2 geht im Hintergrundgeräusch verloren. Um dieses Problem zu umgehen, verwenden Wissenschaftler Schwefel, der sich leichter aus dem All messen lässt, als Proxy für Kohlenstoff. In den letzten zehn Jahren haben uns technologische Fortschritte auch ermöglicht, einige dieser Emissionen auseinanderzuhalten.
"Die globale Satellitenüberwachung von Vulkanen wird unser Verständnis der Gasflüsse vom Erdinneren zum Erdäußeren im kommenden Jahrzehnt verändern", sagt Cottrell, der mit dem Michigan Tech-Forscher Simon Carn und dem Datenmanager Ed Venzke zusammengearbeitet hat, um die Vulkanemissionen in das Smithsonian zu integrieren Datenbank seit 2012.
In der obigen Visualisierung sehen Sie Erdbeben und Vulkanausbrüche nicht nur als einzelne Ereignisse, sondern auch als Indikatoren für jene Bereiche rasender Aktivität in der Erdkruste, in denen Platten gegeneinander drücken und auseinandergerissen werden. Der Schlüssel ist die Zeitskala. Wenn Sie auf die letzten 50 Jahre hinauszoomen, können Sie sehen, dass Vulkane nicht nur katastrophale Ausbrüche sind, sondern ein stetiges Muster: der lebendige Herzschlag eines dynamischen Planeten. „Wenn wir auf eine lange Zeitskala blicken, sehen wir den konstanten Puls des Planeten“, sagt Cottrell, der empfiehlt, die Animation mit eingeschaltetem Ton zu betrachten, um den vollen Effekt zu erzielen. Es ist ein "ständiger, unerbittlicher Schlag, unterbrochen von Perioden hoher und niedriger Aktivität."
Wenn Sie noch einmal hineinzoomen, können Sie sehen, wie Vulkane uns alle auf einer ganz persönlichen Ebene verbinden. Jedes Mal, wenn Sie atmen, atmen Sie vulkanisches Gas ein, das sich schnell mit der Atmosphäre vermischt und diffundiert. Wenn Sie wissen, wann und wo die letzten Vulkanausbrüche stattgefunden haben, können Sie sogar den Vulkan bestimmen, der Ihre letzte Inhalation hervorgerufen hat. Das ist intim.
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