Die griechische Inselgruppe um Santorini im östlichen Mittelmeer ist in ihrer heutigen Form vor rund 3.600 Jahren durch eine gewaltige Vulkaneruption entstanden. Seither bilden die Inseln den Rand der vulkanischen Caldera. Zu ihr gehört auch der noch aktive Unterwasservulkan Kolumbo, der etwa sieben Kilometer neben Santorini liegt, sowie ein historisch weniger aktiver Vulkan direkt unter Santorini. Die umliegende Region wird als Hellenischer Vulkanbogen bezeichnet und ist ebenfalls hoch aktiv, weil dort die Afrikanische Platte gegen die Hellenische Platte drückt und mehrere geologische Bruchzonen bildet. Von diesen Plattenbewegungen zeugen regelmäßige Erdbeben in der Gegend.
Zuletzt kam es im Januar 2025 zu einem regelrechten Erdbebenschwarm in genau dieser Region, bei dem tausende Menschen von den Inseln evakuiert wurden. Während dieser seismischen Krise wurden mehr als 28.000 Erdbeben registriert. Die stärksten von ihnen erreichten Magnituden von mehr als 5,0. Unklar war jedoch zunächst, ob die Ursachen überwiegend tektonischer oder vulkanischer Natur waren.
Magmaaufstieg löste Erdbebenschwarm aus
Forschende um Marius Isken vom GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung in Potsdam haben nun näher untersucht, wie es zu den Schwarmeben kam. Dafür werteten sie Daten von Satelliten aus, von Erdbeben- und GPS-Stationen an Land sowie von Sensoren, die am Krater des Unterwasservulkans Kolumbo am Meeresboden platziert wurden. Diese Unterwasser-Sensoren maßen seismische Signale und Druckveränderung am Meeresboden. Mithilfe von künstlicher Intelligenz ermittelten die Geologen daraus, wo genau die Erdbeben auftraten und was dabei im Detail im Untergrund passierte. So rekonstruierten sie den zeitlichen und räumlichen Ablauf der Ereignisse.
Diese Modellierungen ergaben, dass die seismische Krise vulkanischer Natur war. Dabei stiegen insgesamt etwa 300 Millionen Kubikmeter flüssiges Magma aus der tiefen Erdkruste auf und kamen rund vier Kilometer unter dem Ozeanboden zum Erliegen. Bei diesem Transport durch die Erdkruste, der bereits im Juli 2024 begann, füllte das Magma zunächst ein flaches Reservoir unter Santorini. Dabei erzeugte das sich verlagernde Magma ab September erste seismische Schwingungen und Erdbeben. Diese Aktivität verstärkte sich Anfang Januar 2025. Ab dem 27. Januar stieg dann plötzlich weiteres Magma aus der Tiefe auf und löste den intensiven Erdbebenschwarm aus, der über 30 Tage andauerte, wie die Geophysiker berichten.
„Die seismische Aktivität war typisch für den Aufstieg von Magma durch die Erdkruste. Das aufsteigende Magma bricht sich den Weg durch das Gestein und führt zu intensiver Erdbebenaktivität“, erklärt Isken. Die Epizentren der einzelnen Beben wanderten währenddessen entlang einer über zehn Kilometer langen Strecke, die in nordöstlicher Richtung an Santorini vorbeiführte. Zugleich verlagerten sich die Erdbebenherde aufwärts: Die ersten Beben entstanden noch 18 Kilometer unter dem Meeresboden, die letzten nur noch drei Kilometer darunter, wie das Team feststellte.
Neue Verbindung zwischen zwei Vulkanen entdeckt
Die Magmabewegungen hatten jedoch noch einen weiteren Effekt: Die Insel Santorini hob sich, zunächst kaum merkbar, um weniger als einen Zentimeter, dann bis zu zehn Zentimeter an. Später senkte sie sich aber wieder, weil das Magma aus dem Reservoir unter Santorini abfloss. Auffälligerweise leerte und füllte sich parallel dazu eine Kammer des benachbarten Kolumbo, wie die Messdaten enthüllten. Der Meeresboden sank dort zeitweise um bis zu 30 Zentimeter ab.
Das legt nahe, dass es eine zuvor unbekannte hydraulische Verbindung zwischen dem Kolumbo und dem Santorini gibt. Die beiden Vulkane und ihre Kammern in rund vier beziehungsweise drei Kilometer Tiefe verbindet offenbar eine vertikale Pipeline, durch die das Magma hin und her fließen und nebenbei Erdbeben auslösen kann, schließen die Geologen. Das weist zudem darauf hin, dass beide Vulkane wahrscheinlich aus derselben Magmaquelle beginnend in etwa acht Kilometer Tiefe gespeist werden. Ähnliche Vulkanverbindungen wie die nun entdeckte in der Ägäis vermuten Geologen schon lange unter Hawaii, Island und Kamtschatka.
„Durch die Kombination verschiedener geophysikalischer Methoden konnten wir die Entwicklung der seismischen Krise nahezu in Echtzeit verfolgen und dabei sogar etwas über das Zusammenspiel beider Vulkane lernen. Dies wird uns in Zukunft helfen, die Überwachung beider Vulkane zu verbessern“, sagt Co-Autor Jens Karstens vom GEOMAR. Die Forschenden überwachen die Region um Santorini weiterhin über verschiedene Messgeräte. Das hilft nicht nur den Wissenschaftlern, sondern auch den griechischen Behörden, die Lage besser einzuschätzen und mit künftigen Beben umzugehen. „Die Dynamik in dieser geologisch hochaktiven Region möglichst genau zu kennen, ist für die Sicherheit und den Schutz der Bevölkerung von entscheidender Bedeutung“, sagt Co-Autorin Paraskevi Nomikou von der Universität Athen.
Quelle: Marius Isken (GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung) et al.; Nature, doi: 10.1038/s41586-025-09525-7
