Geysir | MagmaWorld

Ein Geysir ist eines der spektakulärsten hydrothermalen Phänomene der Natur – eine seltene Art von heißer Quelle, die periodisch ausbricht und Säulen aus kochendem Wasser und Dampf in die Luft schleudert. Trotz ihrer Bekanntheit sind Geysire extrem selten: Es gibt weltweit nur etwa 1.000 aktive Geysire, und mehr als die Hälfte davon befindet sich allein im Yellowstone-Nationalpark in den USA.

Das Wort stammt vom altisländischen Verb geysa, was „strömen” oder „rasen” bedeutet. Es wurde nach dem Geysir im Haukadalur-Tal auf Island benannt – einer Quelle, die seit Jahrhunderten bekannt ist und deren Name zum Gattungsbegriff für alle ähnlichen Phänomene weltweit wurde.

Die Mechanik eines Ausbruchs

Geysire funktionieren nach dem Prinzip eines Schnellkochtopfs. Damit ein Geysir existieren kann, müssen drei sehr spezifische und selten gemeinsam auftretende Bedingungen erfüllt sein:

Reichlich Grundwasser: Genug, um nach jedem Ausbruch das Reservoir wieder zu füllen.
Vulkanische Wärmequelle: Magma, das sich der Oberfläche nähert (normalerweise 3–5 km Tiefe), erhitzt das darüber liegende Gestein auf extreme Temperaturen.
Verengtes Leitungssystem: Dies ist das entscheidende Unterscheidungsmerkmal gegenüber einer gewöhnlichen heißen Quelle. Das Leitungssystem muss eng genug sein, dass der Druck aufgebaut werden kann und das heiße Wasser nicht einfach zirkuliert und abkühlt.

Der vollständige Eruptionszyklus läuft in vier Phasen ab:

Füllung: Grundwasser sickert durch Risse ins Gestein und füllt das unterirdische Reservoir des Geysirs. Dieser Prozess kann Minuten bis Stunden dauern.
Überhitzung: Das Wasser in Bodennähe wird durch das heiße Gestein auf über 100 °C erhitzt. Aufgrund des immensen Drucks der darüber liegenden Wassersäule steigt der Siedepunkt erheblich: In 30 Meter Tiefe liegt er bei ca. 230 °C. Das Wasser wird zur überhitzten Flüssigkeit.
Der Auslöser: Wenn die unteren Wasserschichten heißer werden, dehnen sie sich aus und ein Teil des Wassers überschreitet den Leitungsquerschnitt. Etwas Wasser tritt oben aus dem Schlot – kaum wahrnehmbar. Dieser kleine Wasserverlust verringert den Druck auf die darunter liegende heiße Wassersäule schlagartig.
Blitzartiges Sieden (Flash-Verdampfung): Da der Druck gefallen ist, aber die Temperatur nicht, verdampft das überhitzte Wasser augenblicklich. Da Dampf das 1.600-fache Volumen von flüssigem Wasser einnimmt, verursacht diese explosive Ausdehnung einen Druckschlag, der die gesamte Wassersäule mit großer Kraft aus dem Schlot treibt.

Nach dem Ausbruch beginnt der Zyklus von vorn. Die Regelmäßigkeit eines Geysirs hängt davon ab, wie gleichmäßig und zuverlässig sich das Reservoir wieder füllt und erhitzt.

Arten von Geysiren

Geologen unterscheiden zwei Haupttypen basierend auf der Geometrie des Schlots:

Kegelgeysire: Brechen aus einem engen Kegel aus, der durch Ablagerungen von Kieselsäure (Geysirit oder Sinterit) gebildet wurde. Die enge Düse erzeugt einen schmalen, hohen und oft erstaunlich gleichmäßigen Strahl. Old Faithful im Yellowstone ist das klassische Beispiel: Er bricht alle 44–125 Minuten aus (Durchschnitt ca. 91 Minuten) und schleudert 14.000–32.000 Liter Wasser bis zu 56 Meter hoch.
Fontänengeysire: Brechen aus einem flachen, weit geöffneten Becken aus. Die Ausbrüche sind typischerweise chaotischere Stöße, die in viele Richtungen spritzen. Great Fountain Geyser im Yellowstone ist ein bekanntes Beispiel.

Leben im kochenden Wasser

Trotz der extremen Hitze – oder gerade deswegen – wimmeln die Abflusskanäle von Geysiren von Leben. Extremophile Mikroorganismen wie thermophile Bakterien und Archaeen gedeihen in Temperaturbereichen, die für andere Lebewesen tödlich wären.

Diese farbenfrohen mikrobiellen Matten (orange, gelb, grün, tiefblau) verleihen Orten wie der Grand Prismatic Spring im Yellowstone ihre berühmten, leuchtenden Regenbogenfarben. Die Farben entstehen durch verschiedene Pigmente in den Mikrobengemeinschaften, die unterschiedliche Temperaturnischen besetzen: tiefstes Blau im heißesten Zentrum (zu heiß für Mikroben, nur blaues Wasser), grün und gelb in etwas kühleren Randbereichen und orange-rot im abkühlenden äußeren Ring.

Die Untersuchung dieser Extremophile hat zur Entdeckung des Enzyms Taq-Polymerase geführt, das die PCR-Technologie (Polymerase-Kettenreaktion) ermöglichte – eine der fundamentalsten Methoden der modernen Molekularbiologie, eingesetzt in der Medizindiagnostik, Forensik und Erbgutforschung. Das Bakterium Thermus aquaticus, Quelle dieses Enzyms, wurde erstmals in Yellowstone-Geysiren und -Quellen isoliert.

Geysire der Welt

Abseits des Yellowstone gibt es weitere bedeutende Geysirvorkommen:

Island: Das Haukadalur-Tal beheimatet den namensgebenden Geysir (heute selten aktiv) und den regelmäßig ausbrechenden Strokkur, der alle 5–10 Minuten einen 20–30 Meter hohen Wasserstrahl produziert. Island verdankt seine Geysire dem Nordatlantischen Mittelatlantischen Rücken, der die Insel vulkanisch aktiv hält.
Neuseeland: Das Wai-O-Tapu-Gebiet und Rotorua auf der Nordinsel bieten farbenfrohe hydrothermale Felder, darunter Pohutu, einer der aktivsten Geysire der südlichen Hemisphäre.
Chile: Das Geothermalfeld von El Tatio in der Atacama liegt auf über 4.300 Metern Höhe und ist das drittgrößte Geysirfeld der Welt. Es bricht am spektakulärsten morgens aus, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Dampf und Außenluft am größten ist.
Kamtschatka (Russland): Das Tal der Geysire im Kronotsky-Naturschutzgebiet ist eines der dichtesten Geysirfelder der Welt, aber nur mit Genehmigung zugänglich.

Bedrohungen für Geysire

Geysire sind äußerst fragile Systeme, die durch menschliche Eingriffe leicht dauerhaft zerstört werden können:

Geothermiebohrungen: Das Abpumpen von Heißwasser für Energiezwecke senkt den Untergrundwasserspiegel und zerstört das Druckgleichgewicht des Geysirsystems. Viele Geysire in Neuseeland und Island sind durch frühzeitige Geothermieprojekte erloschen.
Einwurf von Objekten: Das Einwerfen von Münzen, Steinen oder Müll in Geysiröffnungen kann die engen Kanäle verstopfen und den Ausbruchsrhythmus dauerhaft verändern oder den Geysir töten. Im Yellowstone hat es solche tragischen Fälle gegeben.
Grundwasserentnahme: Landwirtschaftliche Bewässerung oder industrielle Wasserentnahme in der Umgebung kann das Grundwasserreservoir reduzieren, das den Geysir speist.
Erdbeben: Starke Erdbeben können die unterirdischen Kanäle eines Geysirs kollabieren oder neu formen und seinen Rhythmus schlagartig verändern. Nach dem Landers-Erdbeben (1992) in Kalifornien veränderten sich die Ausbruchsintervalle von Dutzenden Yellowstone-Geysiren gleichzeitig, obwohl das Erdbeben 1.250 km entfernt war.

Außerirdische Geysire

Geysire sind kein rein irdisches Phänomen. Auf eisigen Monden des Sonnensystems wurden sogenannte Kryovulkane oder kryogenische Geysire beobachtet:

Enceladus (Saturn): Satelliten der Cassini-Mission entdeckten Fontänen aus salzigem Wasser und organischen Molekülen, die aus Rissen nahe dem Südpol in den Weltraum schießen. Dies deutet auf einen unterirdischen Ozean von flüssigem Wasser hin – und macht Enceladus zu einem der vielversprechendsten Kandidaten für extraterrestrisches Leben.
Triton (Neptun): Stickstoffgeysire, die durch Sonneneinstrahlung ausgelöst werden, schleudern Staubfahnen kilometres in die dünne Atmosphäre.
Europa (Jupiter): Mögliche Wasserdampffontänen wurden durch Hubble-Beobachtungen angedeutet.

Sicherheitshinweis

Geysire sind lebensgefährlich. Das Wasser ist nahe dem Siedepunkt und verursacht bei Kontakt sofortige Verbrennungen dritten Grades. Im Yellowstone ereigneten sich mehrere tödliche Unfälle, weil Menschen Sicherheitszäune ignorierten. Der thermisch veränderte Boden rund um Geysire ist oft dünn und brüchig; ein Einbrechen in das kochende Wasser darunter kann tödlich sein. Besucher sollten sich ausschließlich auf befestigten Wegen bewegen.