"Drohend türmte sich eine grässliche schwarze Wolke, durchzuckt von Feuerstrahlen wand sie sich schlangengleich und schleuderte dann plötzlich hohe Flammengarben empor, gewaltiger als Blitze" – beeindruckend schrecklich, aber auch eindrücklich faszinierend musste Plinius der Jüngere wohl den Ausbruch des Vesuvs empfunden haben, als dieser am 24. August 79 nach Christus die Städte Pompeji, Herculaneum und Stabiae vernichtete. Donnernde Eruptionen ließen den Boden erzittern, Glutwolken versengten Leben, und wer verschont wurde und nicht fliehen konnte, erstickte wahrscheinlich unter dicken Ascheschichten oder wurde von einstürzenden Gemäuern erschlagen. Umrahmt wurde dieses Höllenszenario von einem meist nachtschwarzen Himmel, den nurmehr immer wieder elektrostatische Entladungen aufleuchten ließen.

Mount St. Augustine nach dem Januar-Ausbruch
© Game McGimsey and Alaska Volcano Observatory/ U.S. Geological Survey
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Seit dieser wahrscheinlich ersten einigermaßen wissenschaftlich zu bezeichnenden Dokumentation eines heftigen magmatischen Ausbruchs – zu Ehren ihres Beobachters auch plinianische Eruption genannt – hat die Forschung bedeutende Fortschritte in der Vulkanologie gemacht. Immer besser versteht man, was Magma in die Höhe treibt, warum es bei einigen Vulkantypen einfach nur als Lava ausfließt und sich bei anderen als schwere Explosion entlädt, was pyroklastische Ströme so gefährlich macht oder wie vulkanische Gase zusammengesetzt sind. Seit Plinius kennt die Wissenschaft ebenfalls die blitzenden Leuchtfeuer, die die Eruptionen begleiten, doch im Gegensatz zu vielen anderen vulkanischen Erscheinungen ist dieses Phänomen noch relativ unverstanden – unter anderem weil es an direkten Beobachtungen mangelt und Messgeräte nicht ohne weiteres gefahrlos in die Aschewolken zu schaffen sind.

Ronald Thomas vom New Mexico Tech in Socorro und seine Kollegen mussten deshalb dieses technische Problem umgehen, als sie eine Serie von Ausbrüchen des Mount St. Augustine in Alaska überwachen wollten. Nach zwei ersten kleineren Eruptionen des Feuerbergs am 11. und 13. Januar 2006 – die jeweils von Blitzen begleitet wurden – stellten sie zwei Aufzeichnungsgeräte rund hundert Kilometer östlich des Vulkans auf. Die beiden Stationen sollten die Richtung impulsiver Radiowellen-Emissionen aufzeichnen, die bei elektrostatischer Entladung freigesetzt werden.

Eruptionswolke vom 13. Januar 2006
© Gerald Andrew
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Nur zwei Tage nach deren Inbetriebnahme erschütterten in der Nacht vom 27. auf den 28 Januar vier weitere Explosionen den Mount St. Augustine, die allerdings kaum zu sehen waren, da gleichzeitig ein normaler Wettersturm über das Land zog. Die Geräte vermerkten jedoch bei der ersten und gleichzeitig größten Erschütterung eine "spektakuläre Blitzlicht-Sequenz", so die Forscher: Die Explosion wurde von einer starken Strahlung begleitet, in die mehrere blitzartige Ladungsimpulse eingebettet waren. Obwohl sie relativ kräftig ausfiel, wurde die Hintergrundstrahlung nur von der südlichen der beiden Stationen erfasst, weil sie wohl in relativ niedriger Höhe über dem Ausbruchskanal des Vulkans entstand – ausgelöst von unzähligen Mikroentladungen innerhalb des überhitzten Auswurfmaterials, als dieses den Schlot verließ.

Dampf über dem Mount St. Augustine
© Cyrus Read and Alaska Volcano Observatory/U.S. Geological Survey
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Auf den Ausbruch folgte mit dreiminütiger Verzögerung eine Art Gewitter, das südwärts vom Gipfelbereich fortzog und auch vom Wolkenradar erfasst wurde und bei dem etwa 300 deutlich abgegrenzte Entladungen über das Firmament zuckten. Zweifellos, folgern die Vulkanologen, waren diese Funken ausschließlich innerhalb der Rauchfahne entstanden und wurden von deren Bestandteilen ausgelöst – einer der stärksten dauerte 650 Millisekunden und erstreckte sich über eine horizontale Länge von 15 Kilometern.

Zufälligerweise zeichnete die südliche der beiden Stationen neben den Entladungen aus der Aschewolke auch noch einen weiteren, circa vier Kilometer langen Gegenblitz auf, der vom Gipfel des St. Augustine aus zuerst nach oben ging und sich dann horizontal in die Rauchfahne hinein fortpflanzte. Seine gemessene Strahlung entsprach einem Zusammenbruch negativer Polarität am Ausgangsort hin zu einer positiven Ladung innerhalb des Ziels. Überwiegend spielte sich das Blitzgeschehen aber rein innerhalb der Ausbruchswolke ab.

Mount St. Augustine bei schönem Wetter von Osten gesehen
© Jennifer Adleman Alaska Volcano Observatory/U.S. Geological Survey
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Insgesamt zeichnen sich zwei Abschnitte vulkanisch-elektrischer Aktivität ab: Zuerst baut sich die neu identifizierte sogenannte Explosionsphase auf, während der das vulkanische Ejakulat elektrostatisch insgesamt positiv höchst aufgeladen ist. Sie löst sich in Myriaden unorganisierter Mini- und wenigen großen, einfachen Entladungen auf. Daran schließt sich wenig später ein zweiter Abschnitt mit "konventionellen" Blitzen an, wie sie aus normalen Gewittern bekannt sind. Zu der (Rest-)Ladung aus dem Ausbruch kommt hier aber noch weitere elektrostatische Aufladung innerhalb der Wolke. Sie muss sich erst aufbauen und erklärt deshalb die verzögerte, dafür länger anhaltende Blitzaktivität in der driftenden Rauchfahne. Ähnlich wie in Wolkentürmen, in denen sich Regentropfen elektrifizierend aneinander reiben, interagieren hier Aschepartikel, Lapilli und Eiskörner spannungstreibend. Ronald Thomas und seine Kollegen sprechen deshalb von "schmutzigen Gewittern" – ein Ausdruck, der im Nachhinein wahrscheinlich auch Plinius gefallen hätte.