Phasenübergangshöhlen


Höhlen die ursächlich durch einen Phasenübergang eines beteiligten Stoffes entstehen. Ein Phasenübergang ist der Übergang eines Stoffes von einem Aggregatzustand in einen anderen.

Eine naheliegende Höhlenentstehung ist der Abtransport durch eine Flüssigkeit, in der Regel Wasser, entweder in fester aber zerkleinerter Form oder in gelöster Form. Was aber, wenn das Material selber seine Phase ändert, zum Beispiel Eis schmilzt und das flüssige Eis, also Wasser, fließt einfach davon. Die Änderung der Phase, also des physikalischen Zustands als Gas, Flüssigkeit oder Feststoff ist bei allen Stoffen temperaturabhängig. Schmelzen verbraucht Energie (Wärme), Gefrieren bzw. Erstarren setzt zusätzliche Wärme frei. Es gibt sowohl Wasser als auch Eis mit 0 °C, eine der interessanteren Unterrichtsstunden in der Schulphysik.

Und es gibt sehr viele Stoffe, bei denen zumindest ein Phasenübergang in dem Temperaturintervall liegt, das an der Erdoberfläche sowie in obersten Kruste vorkommt. Und jeder dieser Übergänge hat das Potenzial eine höhlenbildender Prozess zu sein.

Der Phasenübergang wird auch als Phasenumwandlung oder Phasentransformation bezeichnet. In unserer Biosphäre können folgende Phasenübergänge vorkommen:

Die Höhlenbildung durch diesen Prozess scheint offensichtlich: ein Feststoff wird flüssig und die Flüssigkeit bewegt sich weg, es entsteht eine Höhle. Doch es gibt auch andere Möglichkeiten. Eine Flüssigkeit bewegt sich, doch ihre Oberfläche kühlt ab und wird fest, die Flüssigkeit im Inneren fließt heraus und die Kruste bildet eine Höhle. Das scheint vielleicht etwas weit hergeholt, tatsächlich ist das jedoch die Art und Weise wie Lavaröhren entstehen und das ist immerhin der zweithäufigste Typ von Höhlen auf der Erde. Recht überraschend ist wohl auch, dass diese Art der Höhlenentstehung sowohl bei Primärhöhlen als auch bei Sekundärhöhlen vorkommt. Doch die beiden Beispiele sind je aus einem der beiden Lager.

Während Lavaröhren sehr häufig sind, sind Gletscherhöhlen bereits deutlich seltener. Weitere Höhlentypen durch diesen Vorgang sind denkbar aber zumindest sehr, sehr selten. So können Höhlen entstehen, indem das Wasser um den Hohlraum herum friert, also fest wird. Ebenso sind die Sublimation und Resublimation vorstellbar, entweder von Wasser auf der Erde, auf anderen Planeten wie den Monden des Saturns, wäre dieser Vorgang zum Beispiel für Kohlendioxid vorstellbar. Während also die zwei erstgenannten Höhlentypen auf der Erde durchaus in relevanter Zahl existieren, sind die anderen eher exotisch. Das ändert sich jedoch, sobald man Höhlenentstehung auf anderen Planeten betrachtet.