Vulkanforskningens historie

Vulkaner har altid fascineret menneskene. I oldtiden kiggede man på naturen – beundrede den – for til sidst at tilbede den. Så mytedannende har vulkanerne altid været, ikke mindst fordi ingen kunne forklare vulkanernes fænomener, så det måtte være guderne, der stod bag naturens kræfter.

Det måtte vel være gudernes vrede, hvis et jordskælv eller vulkanudbrud udslettede menneskeskabte byer og samfund. Den græske filosof Empedokles påstod i det 5. århundrede f. Kr. f, at jorden og universet bestod af fire elementer nemlig jord – ild luft og vand, som igen var underkastet to andre kræfter: kærlighed og strid. Jorden måtte vel have en indre ild siden der fandtes varme kilder og vulkaner mange steder ved Middelhavet. For at udforske det ildspyende uhyre: Etna –
sprang han ned i vulkanen for at udforske den nærmere, men også i håbet om at blive spyet ud igen. Så måske er han vulkanologiens første kendte menneskeoffer.

Giganterne og titanerne satte sig op imod den almægtige Zeus og som straf blev de indespærret i jorden, hvor de hev og sled i deres sammenbundne lænker så jorden rystede jorden oven over på overfladen. Under Etna havde Zeus indespærret den ildspyende gigant Tyfon, og vulkanens udbrud tolkedes som uhyrets forsøg på at slippe fri.

Hefaistos – søn af Hera og Zeus fik sin faste esse og arbejdsplads under Etna, og når han arbejdede dernede, så gnistrede og røg det op gennem vulkanens kraterskorsten. Han blev sat i forbindelse med alt, hvad der havde med ild at gøre. Hos romerne tog han navneforandring til Vulcanus, og han kunne gå på vandring under de andre vulkaner, og så gik de i udbrud. Med andre ord var vulkaner ikke noget dødelige menensker var skyld i. Det måtte være gudernes værk.

Vi finder den ældste beskrivelse af et vulkanudbrud på jorden fra Vesuvs udbrud i år 79 e. Kr.f. beskrevet meget levende, nemlig Plinius den Yngres fortælling til Tacitus nogle år senere, da han på afstand betragtede den buldrende vulkan. En så god beskrivelse, at vores nutidige vulkanologer i dag stadig kalder den for den ”pliniske” eller ”plinianske” udbrudstype af et stærkt eksplosivt vulkanudbrud, nemlig fald af aske og slagger fra en kraftig eksplosionssky.

Igennem den mørke middelalder har man kun vage forestillinger om den indre jordvarme og trykforhold i det indre af vor
jordklode. En saksisk læge, Georg Bauer eller Agricola, der levede i begyndelsen af 1500 – tallet, påstod, at den underjordiske ild fik bjerge til at brænde ved, at luftstrømmene inde i jorden pressedes sammen således, at der opstod ild og antændte brændbare stoffer.Giordano Bruno dristede sig til at sige, at der aldrig havde været en altomspændende syndflod. Han mente, at da mange vulkaner lå ved havet eller i nærheden heraf, måtte vulkanernes virksomhed skyldes vandets indvirkning på den indre jordvarme. Denne udtalelse kostede ham døden som kætter på bålet i år 1600 i Rom.

Jesuiten Kircher skrev i det 17. århundrede et værk om den underjordiske ild – flodernes og kildernes oprindelse. Fra en centralild trænger der brændende luft gennem spalter ud til arnestederne, der igen nærer vulkanerne på jordens overflade.

En franskmand, Telliamed, hævdede i 1716, at vulkaner vel måtte være et resultat af en slags forbrænding af olie og fedt fra dyr og fisk koncentreret på visse steder i de sedimenter, der var aflejret fra den bibelske syndflod.
En italiensk lærd, Antonio Lazaro Moro påstod, at alle landmasser vel måtte være slynget ud fra kratere på havbunden i jordens urhav. For at undgå døden på bålet, trak han i land ved at tilføje: ”Det må dog have behaget skaberen”…

Læren om urhavet forblev intakt indtil midt ind i det 18. århundrede, hvor en franskmand, Jean – Etienne Guettard, tilfældigt opdagede i 1751, at en sort sten ved vejen i Sydfrankrig jo lignede den type lava, som han havde set på de italienske vulkaner Vesuv og Etna. Kunne Vesuv eller Etna i Italien have spyet disse lavasten helt til Frankrig fra Italien. Det kunne ikke være tilfældet, og pludselig gik det op for ham, at der måtte have været vulkaner her på stedet, som engang havde udslynget dem. Hans argument var uangribeligt, og han kom til at starte den kølige strid mellem Vulkanisterne(Plutonisterne efter Underverdenens gud Pluto) og Neptunisterne(efter havguden Neptun). Neptunisterne påstod, at alt var skabt i havet, mens Plutonisterne hævdede, at bjergarterne var dannet i smeltet tilstand i jordens varme indre.

Striden fortsatte i årene fremover, men nu fremkom skotten James Hutton i 1785 med den konklusion, at ingen varmekilde på jordens overflade kunne smelte en stenmasse i sig selv. I vor jordklodes indre måtte der være en ”smeltet flydende masse, som var uændret af varmepåvirkning”. ”Jorden er en planet, hvis enorme indre varme holder dens overflade i en konstant bevægelsestilstand.Vulkaner bør betragtes som en slags åndehuller for jordens smelteovn – eller sagt på en anden måde som sikkerhedsventiler”. Helt forkert er nu det ikke, og James Hutton betragtes den dag i dag som den moderne geologis grundlægger, fordi han var den første til at opfatte jorden som et stadigt skiftende dynamisk system.
Jordskorpen er i konstant bevægelse selvom det foregår uendelig langsomt, og jorden anvender vulkanerne som sikkerhedsventiler for at kunne skaffe sig af med den overskudsvarme, som kræfterne i dens indre fremkalder.

Englænderen George Julius Scrope byggede i kølvandet videre på Huttons konklusion og han anerkendte, at vulkanbjerge må være opbygget af det udbrudsmateriale, som dynges op omkring udbrudsstedet, altså selve vulkanens krater.Desuden fremkom han med en ny og revolutionerende triumfkonklusion, nemlig at ”hovedkraften i et vulkanudbrud må være indestængte gasser, der kæmper for at komme ud fra en lavamasse og at vanddampen var den mest fremherskende af alle vulkanske gasser”. Han havde ved vulkanske udbrud set, at ud af alle de luftarter, der udsendtes af vulkanerne, var vanddampen den mest fremherskende. Hans teori var, at dybt inde i jorden måtte der befinde sig enorme mængder af vand i flydende tilstand opløst i de smeltede bjergarter. Dette vandrige magma pressedes opad igennem revner og sprækker i jordlagene, mens trykket faldt jo højere mod jordens overflade det bevægede sig, og til sidst udskiltes vandet af smeltemassen i dampskyerne. Man vidste godt, at vand udvider sig, når det omdannes til damp, men det var første gang man på en enkel forklarende måde fremkom med årsagen til, hvordan en vulkan fungerede og kom i udbrud.

Kort tid efter kom den lejlighed, der skulle sætte vulkanforskningen ind i en ny fase, så det forslog noget. I Indonesien eksploderede Krakatau i august 1883 med energi, som svarede til hele den Anden Verdenskrigs samlede ammunition affyret på een gang. Askeskyer formørkede solen, og svovlsyredråber blev af vinden ført jordkloden rundt i alle retninger og dalede ned over det meste af kloden. Over 36.000 mennesker omkom ved tsunamibølger, da vulkanøen eksploderede. Den Hollandske regering nedsatte en komite, ledet af ingeniør og geolog Verbeek, med det formål at skulle undersøge vulkanudbruddet nærmere.Resultatet af disse undersøgelser skubbede vulkanforskningen fremad, så det baskede. Askeprøver fra vulkanen blev analyseret og beviste, hvad man indtil nu havde haft en svag anelse om, nemlig at vulkansk aske ikke er rigtig aske, men bitte små uregelmæssige itubrækket stykker af glasagtig lava og gasbobler dannet ved det pludselige trykfald i selve vulkanens eksplosioner. Det fineste askestøv førtes af vinden rundt i stratosfæren og indvirkede på solens stråler over store dele af jorden. Desuden faldt temperaturen de næste par år med en halv grad, hvilket afstedkom et mærkbart temperaturfald. Først troede man det var selve askestøvet. Nu ved vi, at det skyldes svovlsyredråber fra de store mængder af svovldioxidgas, som kom ud fra vulkanen og reflekterede sollyset.

Efter hollænderne blev det en amerikansk fysikstuderende, Frank Perret, der som 16-årig havde havde set ”solen så blankpoleret som en kobberkugle” ved Krakataus udbrud på den anden side af jordkloden, som skulle fortsætte vulkanforskningen. Da han senere læste om Mt. Pelees udbrud i 1902 med de hede askelaviner, der på få minutter dræbte 30.000 mennesker, besluttede han, at han ville hellige sig vulkanstudierne. Uden erfaring hverken i geologi eller vulkanologi, og uden betaling, tilbød han Raffaele Matteucci på Vesuvobservatoriet i Italien sin tjeneste og blev ansat her.
Perret studerede senere Mt. Pelees udbrud i 1929 på nærmeste hold og Hawaiis vulkaner. Hans konklusion blev: ”For at lære en vulkan at kende, skal den studeres på stedet”.Han bevægede sig tæt på de glødende askelaviner fra Mt. Pelee i 1930, hvor han havde slået lejr oppe på vulkanflanken på en forhøjning, hvor han mente, at de ikke ville kunne nå ham. Det gjorde de heller ikke. I dag ved vi, at sådanne askelaviner er almindelige ved sure – seje – lavatyper og opstår, når lavasmelten brydes i stykker og store gasmængder frigøres med det resultat, at magmaet rives med og bevæger sig i dråbeform nedad vulkanflanken. En sådan ”Nuee Ardeente”(fransk ord for glødende luftbåren askesky) kan bevæge sig med flere hundrede kilometer i timen og være op til 900 grader varm. Det var sådanne askelaviner, der kvalte Pompeji og Herculaneums indbyggere i år 79 ved Vesuvs udbrud. Perret mente, at eksplosiviteten i en ”Nuee Ardeentes gassky” sker, når den boblende masse stiger op igennem vulkanens krater og presses ud.

Vesuv var blevet betragtet som en slags laboratorium til at fremme den vulkanologiske videnskab, specielt efter genopdagelsen af Pompeji og Herculaneum.
Sir William Hamilton, Englands ambassadør i Napoli fra 1764 – 1800, en periode, hvor Vesuv var meget virksom med 9 udbrud, og Hamilton forsøgte med iver at finde årsagen til vulkanens udbrud. I de 36 år hamilton var i napoli, foretog han mere end 200 ekspeditioner op over Vesuvs flanker. Under de første studier af den opbyggende vulkankegle inde i vulkanens hovedkrater forestillede han sig, at alle Middelhavets vulkaner var opbygget fra havbunden af mange efterfølgende udbrud. Der var kun lag på lag ovenpå hinanden af vulkanske udbrudsprodukter. Dette ledte ham til en ufuldkommen, men fascinerende konklusion: ”Hvis jeg over det hele skulle grundlægge en tanke, så skulle det være, at bjerge er dannet af vulkaner – ikke vulkaner af bjerge”.
Denne observation omtalte Hamilton i en korrespondance med præsidenten for Videnskabernes selskab i 1774 og betragtes i dag som det første moderne vulkanologiske arbejde.

Det ældste vulkanologiske observatorium blev grundlagt i året 1841- 45 af den daværende napolitanske konge og herfra kunne alle vulkanens udbrudsfænomener udforskes intenst – og er siden blevet det både med bekræftelser og afkræftelser. Observatoriet ligger på en forhøjning på Vesuvs nordlige skråning og på et sted, hvor lavastrømme ikke skulle kunne nå det.

Christian 8. på Vesuv.

I 1820 opholdt kronprins Frederik Christian (8.) af Danmark sig 5 måneder på slottet Quisiana i Castellamare. Herfra kunne man betragte den urolige vulkan, og da kronprinsen var kendt for sine naturvidenskabelige og kunstneriske interesser, gik der ikke mange dage, før han besøgte Vesuv. Han skrev en afhandling om mineraler i Vesuvs lavastrømme – og holdt på fransk et foredrag om emnet. Denne afhandling udarbejdede han til Videnskabernes Akadami, hvor han blev optaget som æresmedlem. – Han holdt møder med danske studenter i Napoli og var på alle måder afholdt.(læs artiklen Chr. d. 8 på Vesuv blandt disse artikler)

Det er en kendsgerning, at i Vesuvs udbrudsprodukter dannes 228 mineraler – ved krystalliseringsprocessen på samme måde som vand krystalliserer til is, når temperaturen synker.
Et af de kendteste er Vesuvmineralet – som består af smukke farverige krystaller. Dette mineral er først fundet på Vesuv i løst udkastede kalkstensblokke. De dannes netop ved varmepåvirkningen af de kalkstene, der ligger omkring Vesuvs magmakammer.

Den nyeste viden om vulkaner skal gøres mere tilgængelig for jordklodens befolkning med det henblik på udvikling af metoder og apparatur til at registrere processerne under vulkanerne. Det er vigtigt for at undersøge, om en vulkan vil gå i udbrud og hvornår den vil gøre det. Når dette er sagt, skal det siges, at det ikke specielt drejer sig om de største vulkanudbrud, som påvirker vores klima og kan udslette det meste af livet på jorden – de såkaldte Superudbrud – men også vulkaner, der er tæt beboede af mennesker.

Mange menneskers eksistens er afhængig af overvågning af de farligste vulkaner, som er et meget vanskeligt arbejde. Fejlvurderinger kan få uoverskuelige konsekvenser. Specelt Vesuv, hvor millionbyen Napoli kun ligger i få kilometers afstand fra denne eksplosive vulkan og de Flegreiske Marker et ligger vest for millionbyen, et område, hvor der for 35.000 år siden skete giganske vulkanudbrud, der udspyede omtrent 80 kubikkilometer vulkanske udbrudsprodukter og dannede et stort krater – Caldera – på ca. 12 kilometer i diameter. Vulkanen Pinatubo på Filippinerne udsendte i 1991 ca. 8 kubikkilometer materiale i forhold hertil. Siden har der været et mindre udbrud i de Flegreiske Markser i 1538, hvor en ny vulkan dannedes, men vulkanaktiviteten er kun sovende, og vi ved, at der i ca. 4 kilometers dybde under jordens overflade ligger et magmakammer med smeltede stenmasser, som kan danne udbrud i form af enten lavastrømme eller hede askelaviner.

I perioder har jordens overflade hævet og sænket sig, og i 1982 – 1984 hævede den sig 180 centimeter ved mange små jordrystelser, hvilket normalt er bevis på den glødende lavas bevægelser udner jordens overflade. Jordoverfladen sænkede sig igen, men der skete intet vulkanudbrud, og det konkluderes i dag, at de tilbagevendende hævninger og sænkninger af jordoverfladen skyldes opvarmning af underjordiske grundvandsreservoirer lige over magmakammeret, imellem jordeoverflade og den smeltede stenmasse i 4 kilometers dybde. Når vand bliver opvarmet, udvides det, og det hæver trykket i vandførende jordlag.

Magmaet eller den smeltede lava i dybet ligger og samler energi til et udbrud på et tidspunkt, og man frygter den dag, hvor jordoverfladen igen vil hæve sig, når smelten stiger opad fra dybet. Napoliområdets vulkaner er derfor nogle af de mest overvågede i hele verden, og man har evakueringsplanerne i skuffen, og de sættes igang, når varslerne om et vulkanudbrud kommer. Problemet er bare, at man er nødt til at vente med at sætte en evakuering igang indtil man er 110% sikker på, at der vil ske noget. Den totale kaos- og panikstemning vil dog også opstå, hvis man venter med at evakuere indtil det er for sent, og folk vil flygte i blinde. Det er meget nødvendigt, at en evakuering først sættes igang, når det er helt sikkert, at der vil ske noget, men også i så god tid, at evakueringen kan ske forholdsvis roligt og stille.

Fejlvurderinger har uoverskuelige konsekvenser. I 1976 evakuerede man over 76.000 mennesker fra vulkanen La Soufriere på den franske ø Guadeloupe, en af de små Antiller i Caribien.Vulkanen gav varsler fra sig, men der kom ingen eksplosion, hvilket fik enorme økonomiske konsekvanser. I over tre måneder var befolkningen indkvarteret andre steder. Det blev en lærestreg ved overvågningsvurdering af verdens vulkaner. Året i forvejen tiltog jordskælvsaktiviteten under vulkanen La Soufriere og fortsatte de næste måneder. Da vulkanen på en anden af øerne, Mt. Pelee på Martinique er af samme type som La Soufriere, frygtede man, at en tilsvarede katastrofe ville kunne ramme beboerne på Guadeloupe i 1976. I 1902 eksploderede Mt. Pelee på Martinique og dræbte over 29.000 indbyggere på få sekunder ved glødende askelaviner. Frankrigs præsident Giscard D`Estaing besøgte Guadeloupe og forlangte, at befolkningen skulle beskyttes. Flere vulkaneksperter, bl.a. den nu afdøde Haroun Tazieff fra Frankrig og Robert Brousse, konkluderede efter at have undersøgt vulkanen, at der ikke var tale om et ”rigtigt” vulkanudbrud. Det var ikke smeltet magma(lava), som pressedes op gennem krateret, men et såkaldt ”freatisk udbrud”, d.v.s. på græsk brønd, hvor gasserne, som fusede ud igennem vulkanens krater, kun var kogende grundvand.

Årsagen var, at grundvandet sivede ned i sprækker og revner i de varme bjergarter, som lå ovenover og omkring den smeltede magma i få kilometers dybde under vulkanen. Vandet begyndte at koge i samme øjeblik, hvor det mødte de hede bjergarter, og da vand udvider sig eksplosivt, når det omdannes til damp, var det hovedårsagen til de mange jordrystelser og eksplosioner i krateret. Tazieff og Brousse udtalte, at der ikke var tale om et ”rigtigt” udbrud, da der bl.a. ikke var svovl i de udstrømmende gasser, som hovedsageligt bestod af vanddampen. De forlod stedet, men jordrystelser og eksplosionerne i krateret fortsatte, og sten på 100 kilo blev slynget ud fra krateret, og man troede at nu kom magmaet(lavaen) nok snart ud. Der var dog stadigvæk ikke ændringer i de gasser, som kom ud af vulkanen. Ingen svovl eller anden tegn på magma i vulkanens kraterrør. Dette blev forklaret ved, at der nok kunne være lagt en slags låg ovenpå magmaet af de oven over liggende bjergarter, som nok forhindrede de opløste gasser i den underliggende magma i at undslippe.

Hvis magmaet blev ved at presse sig på, ville der sikkert komme en enorm eksplosion, og man ville ikke kunne nå at redde befolkningen på øen, tænkte man og Brousse blev nu tilkaldt, og han mente, at disse stadier lignede de hændelser, som skete på Mt. Pelee i 1902, der kostede over 29.000 mennesker livet. De 76.000 mennesker evakueredes, og de mange evakuerede øboere frygtede, at deres huse og sukkerrørsafgrøder skulle blive ødelagt. Jordrystelserne og dampeksplosionerne i vulkanen fortsatte uden noget udbrud. Ved undersøgelserne af udbrudsprodukterne viste det sig, at de bestod af pulveriserede bjerarter, ikke nydannet vulkansk materiale, og det betød igen, at magmaet ikke var brudt igennem eller lå parat til at eksplodere. Ikke destomindre observeredes nu lidt svage svovlforbindelser i gasserne, så ingen turde afvise, at et udbrud var nært forestående. Fra andre af områdets vulkaner vidste man, at årelange perioder med freatisk virksomhed i en vulkan var gået forud for et større vulkanudbrud.

Ikke destomindre skete der intet, og befolkningen vendte begejstret tilbage til deres hjem på Guadeloupe i december 1976. I Paris afholdte vulkanologerne diskussionsmøder, og man konkluderede, at det overvågningsudstyr eller apparatur man havde sat op på stedet, ikke var godt nok til at vise, om magmaet var på vej op igennem vulkanen. At et udbrud i La Soufriere udeblev, kunne også forklares ved, at magmaet i dybet fandt lettere veje ud i sprækker og revner nede i jordskorpen og tabte energi. Den freatiske aktivitet i la Sourfriere ophørte i 1977, et bevis på, at magmaet ikke længere havde kontakt med grundvandet.

Denne ydmygende fiasko overfor naturkræfterne blev ikke alene en lærestreg, men måske også årsagen til, at 25.000 mennesker mistede livet i Columbia i 1985, da vulkanen Nevado del Ruiz gik i udbrud, og myndighederne af frygt for at gentage fiaskoen, udskød den endelige beslutning om at evakuere befolkningen i byen Amero.
En mudderstrøm – en såkaldt lahar – bestående af smeltet sne og is blandes med aske og vulkanske udbrudsprodukter og oversvømmede en novemberaften byen Amero med de fleste af dens indbyggere, som druknede.

Ydmygelsen blev dog overvundet, da vulkanen Soufriere Hills i 1996 på naboøen Montserrat – 90 kilometer nord for Guadeloupe – gik i udbrud efter et tilsvarende ”freatisk forspil”, der meget lignede det, som skete på Guadeloupe i 1976. Her evakueredes indbyggerne også, bl.a. fordi nu havde man mere opdateret udstyrsapparatur, så man reddede 15.000 mennesker, inden hovedstaden Plymouth blev udslettet ved hede askelaviner og tykke lag af vulkanske udbrudsprodukter.

Tsunamikatastrofen i Sydøstasien viste os, at geologiske katastrofer på få minutter kan blive årsag til ødelæggelser og død for mennesker i udsatte områder. Det hele hænger sammen med de pladeforskydninger og bevægelser, som er gentagelse på gentagelse i hele jordens geologiske historie. Sant Andreasforkastningen i Californien, vulkaner som Mt. pelee og Vesuv overvåges konstant, men faktisk er der også tale om helt andre og uventeder steder på kloden, hvor den slags hændelser kan ske. Specielt vulkaner, der har været “inaktive” i århundreder – måske årtusinder – kan vågne til live igen med enorme kræfter, hvilket Vesuv i år 79 med den “klassiske Pompejikatastrofe” var så tydeligt et bevis på.

Vi ved meget nyt om vulkaner, men ikke nok. Det er dog nemmere at forudsige et udbrud i dag end at konkludere hvornår det er forbi…