Als 1991 der philippinische Vulkan Pinatubo explodierte, schleuderte er die gewaltige Menge von einer Million Tonnen Schwefeldioxid in die Atmosphäre – genug, um in den folgenden Monaten die Durchschnittstemperaturen der Nordhalbkugel um etwa 0,5 Grad Celsius zu senken: Das schwefelhaltige Gas reagiert mit Wasserdampf zu kleinen Säuretröpfchen, die sich als schmutziger Sonnenschirm über den Himmel spannten und das Sonnenlicht abblockten. Rekordmengen, die eigentlich nicht sein dürften: Ausbrüche wie der des Pinatubo setzen bis zu 100-mal mehr Schwefel frei, als das ausgestoßene Magma allein hätte mit sich führen können – zumal die Vulkane auch während der ruhigen Phase zwischen zwei Eruptionen weiteren Schwefel ausgasen.

Schuld an diesem Missverhältnis ist der besondere Charakter stark schwefliger Schmelzen, die sehr dicht sind und deshalb in Magmakammern und -reservoirs nach unten sinken: Bei Ausbrüchen sollten sie daher nur eine geringe Rolle spielen. Nun präsentieren jedoch Geophysiker um James Mungall von der University of Toronto eine mögliche Erklärung für die massiven Schwefelausdünstungen – und zugleich für große Erzlagerstätten, die ebenfalls durch vulkanische Prozesse in der Erdkruste angelegt werden.

In dem bis zu 1250 Grad Celsius heißen Magma unter dem Vulkan entwickeln sich zahlreiche Wasserdampf- und andere Gasblasen, an denen sich zumindest unter Laborbedingungen winzige Tröpfchen der stark schwefligen Gesteinsschmelze anlagern. Dadurch erhalten sie Auftrieb und steigen aus dem unteren Bereich der Magmakammer auf, bis sie in die Nähe des Vulkanschlotes gelangen. Je höher sie steigen, desto geringer wird der Druck, so dass mehr Blasen entstehen und noch mehr schwefelhaltige Schmelze mitreißen. Mit an Bord befinden sich dabei Eisen-, Kupfer-, Nickel- und Goldverbindungen, die sich nahe der Oberfläche anreichern und über lange Zeiträume hinweg Erzlagerstätten ausbilden können. Beispiele für derartige vulkanische Rohstoffquellen sind Bajo de la Alumbrera in Argentinien, wo große Mengen Kupfer und Gold abgebaut werden, und die Kupfermine von Bingham Canyon in den USA.

Dringen diese mit Tröpfchen und Bläschen übersättigten schwefelreichen Gesteinsschmelzen in jene Schlotsysteme über der Magmakammer ein, die den Vulkan speisen, könnten sie dort das Fass im wahrsten Sinn des Wortes zum Überlaufen bringen und heftige Ausbrüche auslösen. Dabei gelangen das Schwefeldioxid sowie Schwefelwasserstoff in die Atmosphäre und werden dort verteilt, während die schwereren Bestandteile wie die Metallverbindungen überwiegend in größerer Tiefe verbleiben. Die extremen Mengen der Pinatubo-Eruption waren allerdings nur möglich, weil sich über längere Zeit hinweg Gas in dem verschlossenen Schlot anreichern konnte: Es baute sich Überdruck auf, bis es explosiv krachte.

Womöglich erkläre dieser Mechanismus auch eines der größten Massenaussterbeereignisse der Erdgeschichte, so Mungall und Co: Am Ende des Perms verschwanden rund 80 Prozent aller Tierarten, und dieser Katastrophe gingen zahlreiche riesige Vulkanausbrüche voraus. Sauerstoffmangel gilt als eine der Erklärungen für das Ende zahlreicher Spezies, eine andere verweist auf einen extremen Klimawandel, der durch Methan ausgelöst wurde, was der Erde einheizte. Dieses Gas stammte wiederum von ozeanischen Mikroben, die sich massenhaft vermehren konnten – weil ein wichtiges Spurenelement plötzlich in großen Mengen vorhanden war: Nickel, das die Methan produzierenden Archeen der Gattung Methanosarcina für ihren Stoffwechsel dringend benötigten und das von heftigen Vulkanausbrüchen in der Region des heutigen Sibiriens freigesetzt wurde – dank seiner Reisefähigkeit auf Gasbläschen.