Unter dem Pazifik verbirgt sich ein Vulkan, der größer ist als der Mauna Loa

Ein riesiger Unterwasservulkan verändert unser Bild vom Erdinneren

Tief unter dem Pazifik versteckte sich vor Wissenschaftlern jahrzehntelang eine massive Struktur, die unser bisheriges Verständnis vom Aufbau der Erde grundlegend in Frage stellt. Der Tamu Massif erstreckt sich über eine Fläche, die mit dem gesamten US-Bundesstaat New Mexico vergleichbar ist – und lange ahnte niemand, dass es sich dabei um einen einzigen Vulkan handelt.

Weit draußen im Pazifik, mehr als tausend Meilen östlich von Japan, liegt ein gewaltiger Vulkan, der über viele Jahre hinweg den Anschein erweckte, mehrere voneinander getrennte Berge zu sein. Heute wissen Forschende: Es ist ein einziger, kolossaler Bau – und damit der größte bekannte Vulkan unseres gesamten Planeten.

Der größte Einzelvulkan der Erde sieht gar nicht aus wie ein Vulkan

Dieser geologische Riese trägt den Namen Tamu Massif und ist Teil einer unterseeischen Erhebung namens Shatsky Rise. Lange Zeit erkannten Wissenschaftler auf ihren Karten drei scheinbar eigenständige Strukturen, denen nicht einmal offizielle Namen gegeben worden waren – Forscher sprachen scherzhaft von „der linken“, „der rechten“ und „der größten“.

Den Durchbruch brachte ein Team unter Leitung des Geophysikers Dr. William Sager von der Universität Houston. Durch die Auswertung detaillierter seismischer Daten zeigten Wellenreflexionen im Gestein etwas, das auf einfachen Tiefenkarten unsichtbar geblieben war: zusammenhängende Lavaströme, die alle drei vermeintlichen Hügel zu einer einzigen, geschlossenen Struktur verbinden.

Der Tamu Massif bedeckt rund 310.000 Quadratkilometer – ungefähr so viel wie der Bundesstaat New Mexico. Kein anderer bekannter Vulkan auf der Erde kommt dieser Ausdehnung auch nur annähernd nahe. Zum Vergleich: Der hawaiianische Mauna Loa, der bislang als größter aktiver Vulkan der Welt galt, ist etwa sechzigmal kleiner.

Verborgen unter zwei Kilometern Meereswasser

Der Tamu Massif erinnert in nichts an den klassischen, steil aufragenden Kegelberg, den man von Hawaii oder vom Ätna kennt. Stattdessen handelt es sich um eine weitläufige, außergewöhnlich flache Kuppel, deren Hänge so sanft abfallen, dass man beim Daraufstehen kaum erkennen würde, in welche Richtung das Gelände absinkt.

Die gesamte Struktur liegt so tief unter der Meeresoberfläche, dass selbst die größten Ozeanwellen nur eine hauchdünne Wasserschicht über ihrem Gipfel bilden. Während die meisten bekannten Vulkane aus dem Meeresgrund aufragen oder gar über die Wasseroberfläche hinausragen, breitet sich der Tamu Massif wie ein riesiger, flacher Teppich aus Basaltgestein über den Meeresgrund aus.

Diese sanfte Neigung ist kein Zufall. Schildvulkane entstehen aus sehr flüssiger Basaltlava, die sich über große Entfernungen ausbreitet, bevor sie erstarrt. Das Ergebnis ist eine Formation, die eher an eine lang gestreckte Auffahrt erinnert als an einen traditionellen Berg. Dasselbe Prinzip gilt für den Mauna Loa – beim Tamu Massif war das Magmavolumen, das aus einer einzigen dominanten Quelle austrat, jedoch um ein Vielfaches größer.

Ein Vulkan, der sich mit den Giganten des Mars messen kann

Die Ausmaße des Tamu Massif übersteigen typische irdische Formen so deutlich, dass Forschende ihn weniger mit anderen Vulkanen der Erde vergleichen, sondern vielmehr mit dem Olympus Mons auf dem Mars – dem größten bekannten Vulkan im gesamten Sonnensystem, der fast dreimal so hoch ist wie der Mount Everest.

Aus geologischer Sicht ist dieser Vergleich durchaus berechtigt, denn beide Strukturen teilen mehrere auffällige Merkmale:

• Eine enorme Fläche, die von einem einzigen Schildvulkan eingenommen wird
• Sehr sanfte Hangneigungen, die eher an eine Rampe als an einen Berg erinnern
• Entstehung durch riesige Magmamengen aus einer einzigen dominanten Quelle
• Fehlen eines ausgeprägten zentralen Kraters
• Lange Lavaströme, die sich über Dutzende oder gar Hunderte von Kilometern erstrecken
• Eine vergleichsweise kurze Phase intensiver Aktivität, gefolgt von langer Ruhe

Die Datierung der Gesteine zeigt, dass der Tamu Massif vor rund 145 Millionen Jahren – in der frühen Kreidezeit – entstanden ist. In der geologischen Zeitskala war das ein relativ plötzliches Ereignis: Der Riese „baute sich auf“ in erstaunlich kurzer Zeit, bevor die magmatische Aktivität in dieser Region rasch erlosch.

Ein derart gewaltiger, aber zeitlich begrenzter Magmaausstoß aus dem tiefen Erdmantel bietet Forschenden eine seltene Gelegenheit zu beobachten, wie ein einziges extremes Ereignis ganze Abschnitte des Meeresbodens umgestalten kann. Massive Basaltausbrüche hinterlassen gewöhnlich ausgedehnte Gesteinsdecken und werden mit globalen Klimaveränderungen sowie Massenaussterben in Verbindung gebracht.

Warum der Tamu Massif so lange im Verborgenen blieb

Es mag überraschen, dass der größte Vulkan der Erde erst vor relativ kurzer Zeit Eingang in die wissenschaftlichen Schlagzeilen fand. Bei näherer Betrachtung ist das jedoch eine logische Folge mehrerer zusammenwirkender Faktoren.

Das Gelände, auf dem der Tamu Massif liegt, ist der tiefe Pazifik – ein Ort, der aufwendige und teure Expeditionen erfordert. Jede Forschungsreise bedeutet wochenlange Fahrten mit spezialisierten Schiffen, die mit Sonar und seismischer Ausrüstung bestückt sind und Geräte mehrere Kilometer in die Tiefe absenken können. Eine solche Logistik kostet Millionen von Euro und erfordert internationale Zusammenarbeit.

Auch die Form des Vulkans selbst begünstigte Fehlinterpretationen. Der Tamu Massif ist so flach, dass er auf frühen Karten wie mehrere sanfte Hügel auf dem Meeresboden wirkte, getrennt durch winzige Senken. Solche Daten ließen sich leicht als mehrere voneinander unabhängige Eruptionszentren deuten – nicht als eine einzige zusammenhängende Struktur.

Erst moderne seismische Techniken lieferten ein klares Bild des Erdkrusteninneren in diesem Bereich. Wellen werden durch den Meeresboden geschickt, reflektieren an einzelnen Gesteinsschichten und kehren zu Sensoren zurück. Die Analyse der Laufzeitunterschiede und Signalformen ermöglicht es, ein dreidimensionales Modell der uralten Lavaströme zu rekonstruieren.

Im Fall des Tamu Massif zeigte sich, dass identische Serien von Lavagesteinen sich ununterbrochen über gewaltige Entfernungen erstrecken – ein eindeutiges Zeichen für ein einziges magmatisches System. Dieses Bild lässt sich kaum mit der Vorstellung von drei unabhängigen Vulkanen vereinbaren, weshalb das Forschungsteam eine neue Sichtweise vorschlug: Alles, was zuvor in drei Teile gegliedert worden war, ist ein einziger supervulkanischer Schildbau.

Was uns dieser Gigant über das Innere der Erde verrät

Eine so große Struktur konnte nicht durch gewöhnliche Eruptionen entstehen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass unter dem Tamu Massif einst ein außergewöhnlich mächtiger magmatischer „Motor“ arbeitete, gespeist vom heißen Erdmantel. Solche Episoden werden häufig mit sogenannten Großen Magmatischen Provinzen in Verbindung gebracht – Zeiträumen, in denen aus dem Erdinneren kolossale Lavamengen an die Oberfläche gelangen.

Gewaltige Basaltausbrüche auf Kontinenten hinterlassen typischerweise ausgedehnte Gesteinsdecken und werden mit weltweiten Klimaverschiebungen und sogar mit Massenaussterben in Verbindung gebracht. Der Tamu Massif repräsentiert ein ähnliches Phänomen – nur unter den Wassermassen des Pazifiks verborgen und als dicker Basaltstapel in der ozeanischen Kruste erhalten.

Das Verständnis, wie dieser Vulkan entstanden ist, hilft dabei, die Geschichte der Erde besser zu entschlüsseln – von der Dynamik des Erdmantels bis hin zu den Reaktionen von Atmosphäre und Ozeanen auf große Vulkanismusepisoden. Jede neue Bohrung oder magnetische Messung in diesem Gebiet kann die Wachstumsrate der Lava, die Zusammensetzung des Magmas oder die Bedingungen auf dem Meeresboden vor 145 Millionen Jahren präzisieren.

Was die zukünftige Forschung noch ans Licht bringen könnte

Der Tamu Massif ist heute inaktiv, birgt aber noch immer eine Fülle von Daten. Neue Bohrungen und magnetische Messungen können helfen, die Wachstumsgeschwindigkeit der Lava, die Magmazusammensetzung und die Bedingungen auf dem prähistorischen Meeresboden noch genauer zu bestimmen. Das wiederum erlaubt eine bessere Kalibrierung von Klimamodellen der Urzeit sowie von Simulationen tektonischer Plattenbewegungen.

Für den normalen Betrachter ist es vielleicht besonders interessant, dass eine so gewaltige Struktur heute praktisch keinen direkten Einfluss auf das menschliche Leben hat – sie bricht nicht aus, erzeugt keine Tsunamis und raucht nicht wie der Ätna. Ihre Bedeutung liegt vielmehr darin, dass sie uns daran erinnert, wie dynamisch unser Planet war und es im Verborgenen immer noch ist.

Bemerkenswert ist zudem, dass der Tamu Massif möglicherweise nicht der einzige derartige Koloss ist. Andere Teile der Weltmeere sind noch weit schlechter erforscht. Sollten sich ähnliche Strukturen im Atlantik oder in den Tiefen des südlichen Pazifiks verbergen, könnten sich die geologischen Karten der Erde künftig erneut grundlegend verändern – genauso wie nach der Entdeckung dieses bisher größten vulkanischen Riesen.