Expedition über den Jahreswechsel: Forschende untersuchen Vulkansystem um Santorini

Anfang des Jahres 2025 wurde die griechische Inselgruppe Santorini von einer wochenlangen Bebenserie erschüttert. Insgesamt 28.000 Erdstöße registrierten die Experten, an manchen Tagen ereigneten sich laut Daten des griechischen Geodynamischen Instituts mehr als 120 Mal Beben. Zu größeren Schäden oder Verletzten kam es glücklicherweise nicht.

Santorini liegt im östlichen Mittelmeer und ist Teil einer geologisch hochaktiven Zone. Die Inselgruppe bildet den Rand einer vulkanischen Caldera, eines vulkanischen Kraters, der vor rund 3.600 Jahren durch eine gewaltige Vulkaneruption entstand. Sieben Kilometer nordöstlich von Santorini befindet sich der aktive untermeerische Vulkan Kolumbo. Er ist Teil einer Kette von Vulkanen, die das Santorini-Kolumbo-Vulkanfeld bilden. Gleichzeitig zählt Santorini jährlich bis zu dreieinhalb Millionen Touristen und gehört damit zu den bedeutendsten Urlaubszielen Griechenlands. 

Die Situation nach seismischer Krise bewerten

Bereits im Dezember 2024 war ein internationales Forschungsteam unter Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel im Rahmen des Forschungsprojekts MULTI-MAREX vor Santorini unterwegs, um geologische Prozesse zu analysieren, die Hangrutschungen, Vulkanausbrüche und Tsunamis auslösen können. Einige Wochen später begann in dieser Region der Erdbebenschwarm. GEOMAR-Forschende waren auch während dieser Zeit vor Ort und konnten wertvolle Daten erheben.

„Aus wissenschaftlicher Sicht befinden wir uns gerade in einer einzigartigen Situation. Wir konnten unmittelbar vor und während der seismischen Ereignisse unsere Messungen durchführen und Sensoren ausbringen. Die Expedition M215 wird nun den Zustand direkt nach der Krise analysieren. Es sind optimale Bedingungen, dass wir diese Vergleichsdaten haben und unsere Experimente wiederholen können“, sagt Jens Karstens, Geophysiker am GEOMAR und Co-Fahrtleiter.

Frühwarnsystem soll verbessert werden

Die gemeinsame Analyse der Daten von Forschenden des GEOMAR und des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geoforschung hat ergeben, dass der Erdbebenschwarm Anfang des Jahres durch den Transport von Magma in der Tiefe ausgelöst wurde. Mit der aktuellen Expedition wollen die Forschenden noch besser verstehen, wie die Vulkansysteme reagieren und was mögliche Szenarien in der Zukunft sein könnten.

Das übergeordnete Ziel ist es, ein neues Monitoringsystem zu erproben und damit perspektivisch auch die Frühwarnung vor weiteren Erdbeben zu verbessern. Das bisherige Frühwarnsystem basiert vor allem auf GPS-basierten Systemen und Seismometern an Land, die kleinste Verformungen  und Erschütterungen des Bodens erkennen können. „Wir wollen aber einen Schritt davor ansetzen und bereits vor den Erschütterungen zuverlässig erkennen, was sich am Meeresboden tut. Ziel ist es, die Küstengefährdung besser einschätzen zu können“, sagt Fahrtleiterin Prof. Dr. Heidrun Kopp, Professorin für Marine Geodäsie am GEOMAR und Projektleiterin von MULTI-MAREX.

Erprobung eines Beobachtungsnetzwerks

Während der Expedition bergen und installieren die Forschenden Messstationen und führen geophysikalische Messungen durch. Um ein langfristiges Beobachtungsnetzwerk zu erproben, werden die Forschenden unter anderem Tests und Kommunikationsexperimente mit sogenannten MOLA-Systemen (Modular Ocean Lander) machen. Das sind kleine Messgeräte, die Abweichungen am Meeresboden erkennen können, zum Beispiel Geräusche, Temperaturänderungen oder einen veränderten CO₂-Gehalt. Die Forschenden testen die Funktionsweise eines Netzwerkes, das zwischen verankerten Geräten, dem Schiff und einer Cloud kommuniziert und somit langfristig zur Frühwarnung eingesetzt werden könnte.

Videoschlitten kartiert Meeresboden millimetergenau

Ein Höhepunkt ist der Einsatz des sogenannten MOMO-Videoschlittens. Das Kamerasystem wurde im vergangenen Jahr am GEOMAR entwickelt und ermöglicht eine millimetergenaue Kartierung des Meeresbodens. Im Dezember 2024, unmittelbar vor der Erdbebenserie, wurden die Hydrothermalsysteme im Krater des Vulkans Kolumbo und innerhalb der Santorini Caldera mit dem Videoschlitten vermessen. Nun werden die Messungen wiederholt. Dadurch können die dynamischen Veränderungen beider Systeme im Detail miteinander verglichen werden. 

Neuartige Geräte "horchen" in das Gestein hinein

Zudem bringen die Forschenden fünf neue Ozeanbodenseismometer (OBS) am Meeresboden aus. Zusätzlich setzen die Forschenden bis zu 20 MOLAs für rund 15 Tage aus und installieren Stationen, die Veränderungen der elektrischen und magnetischen Felder erfassen. Diese Daten zeigen, wie gut das Gestein Strom leitet – und damit auch, wo sich Flüssigkeiten, aufsteigendes Magma oder warme hydrothermale Strömungen verbergen. Zum Einsatz kommen auch autonome Unterwasserfahrzeuge sowie Drohnen.

Hintergrund: MULTI-MAREX

MULTI-MAREX ist eines von vier Projekten der Forschungsmission „Wege zu einem verbesserten Risikomanagement im Bereich mariner Extremereignisse und Naturgefahren“ (mareXtreme), die vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Rahmen der Deutschen Allianz Meeresforschung (DAM) gefördert werden. Es vereint zehn Partnereinrichtungen von sechs Universitäten sowie den beiden Helmholtz-Zentren GFZ und GEOMAR. Das Ziel besteht darin, ein Real-Labor zur Untersuchung geomariner Extremereignisse wie Erdbeben, Vulkanismus und Tsunamis im zentralen Mittelmeerraum zu entwickeln.