Onder de bodem van de Stille Oceaan schuilt een vulkaan groter dan de Mauna Loa

De grootste vulkaan op aarde ziet er helemaal niet uit als een vulkaan

Jarenlang verborg het diepe water een massieve structuur voor wetenschappers — een structuur die ons begrip van de opbouw van de aarde volledig op zijn kop zet. Tamu Massif beslaat een oppervlakte vergelijkbaar met de volledige Amerikaanse staat New Mexico, en lange tijd had niemand enig idee dat het om één enkele vulkaan ging.

Op een afgelegen onderzeese vlakte, meer dan duizend mijl ten oosten van Japan, ligt een kolossale vulkaan die tientallen jaren doorging voor een reeks afzonderlijke bergmassieven. Onderzoekers hebben nu aangetoond dat het in werkelijkheid één gigantische, samenhangende formatie betreft — de grootste bekende vulkaan op onze hele planeet.

Voor geologen is dit een krachtig bewijs dat er geen sprake is van een vulkanisch veld met meerdere afzonderlijke uitbarstingscentra, maar van één machtig schildvulkaansysteem dat als een geïntegreerd geheel functioneerde. Zo’n massieve maar relatief kortdurende magma-uitbarsting vanuit de diepe mantel biedt onderzoekers een zeldzame kans om te bestuderen hoe één extreme gebeurtenis grote delen van de oceaanbodem volledig kan hervormen.

Onderdeel van Shatsky Rise — en lang over het hoofd gezien

Tamu Massif maakt deel uit van de onderzeese verhoging die bekendstaat als Shatsky Rise. Lange tijd zagen onderzoekers op de kaarten drie afzonderlijke verhogingen, die ze beschouwden als zelfstandige structuren. Geen van die drie had zelfs maar een officiële naam — wetenschappers noemden ze grappend “die aan de linkerkant”, “die aan de rechterkant” en “de grootste”.

Het keerpunt kwam toen een team onder leiding van geofysicus dr. William Sager van de Universiteit van Houston gedetailleerde seismische gegevens analyseerde. Reflecties van geluidsgolven die door het gesteente trokken, onthulden iets wat gewone bathymetrische kaarten niet kunnen tonen: samenhangende lavastromen die alle drie de “heuvels” met elkaar verbinden tot één structuur.

Tamu Massif beslaat een oppervlakte van ongeveer 310.000 vierkante kilometer — ruwweg gelijk aan de staat New Mexico. Geen enkele andere bekende vulkaan op aarde komt ook maar in de buurt van die omvang. Ter vergelijking: de Hawaiiaanse Mauna Loa, die tot voor kort gold als de grootste actieve vulkaan ter wereld, is zo’n zestig keer kleiner.

Verborgen twee kilometer onder het wateroppervlak

Tamu Massif lijkt in niets op een klassieke, steil oprijzende kegelvulkaan zoals we die kennen uit Hawaii of van beelden van de Etna. Het is een enorm uitgestrekte, uiterst vlakke koepel waarvan de hellingen zo geleidelijk zijn dat je ter plaatse nauwelijks zou kunnen bepalen in welke richting het terrein afhelt.

De hele structuur ligt zo diep dat zelfs de grootste oceaangolven slechts een dunne laag water vormen boven het hoogste punt. Het grootteverschil is indrukwekkend: terwijl de meeste bekende vulkanen boven het wateroppervlak uitsteken of steil omhoog rijzen vanaf de zeebodem, strekt Tamu Massif zich uit over de oceaanbodem als een immens, plat tapijt van basaltgesteente.

Die geleidelijke helling is geen toeval. Schildvulkanen ontstaan doordat zeer vloeibare basaltlava zich over grote afstanden verspreidt voordat ze stolt. Het resultaat is een formatie die meer doet denken aan een lange, zacht glooiende weg dan aan het klassieke beeld van een berg. Hetzelfde principe geldt voor Mauna Loa, maar in het geval van Tamu Massif was de hoeveelheid magma die vanuit één dominant brongebied naar buiten stroomde, vele malen groter.

Een vulkaan die wedijvert met de giganten van Mars

De afmetingen van Tamu Massif overtreffen typische aardse vulkanen zo ver dat onderzoekers de vergelijking niet zozeer zoeken bij andere vulkanen op aarde, maar eerder bij Olympus Mons op Mars — de grootste bekende vulkaan in ons zonnestelsel, bijna drie keer zo hoog als de Mount Everest.

Vanuit geologisch perspectief is die vergelijking logisch, omdat beide formaties een aantal opvallende kenmerken delen:

• Een enorm oppervlak bedekt door één enkele schildvulkaan
• Geleidelijke hellingen die meer doen denken aan een lange stijging dan aan een berg
• Vorming door zeer grote hoeveelheden magma die vanuit één dominant brongebied naar buiten stroomden
• Afwezigheid van een duidelijke centrale krater
• Lange lavastromen die zich uitstrekken over tienduizenden tot honderdduizenden kilometers
• Een relatief korte periode van intense activiteit gevolgd door een langdurige stilstand

Op basis van de datering van het gesteente ontstond Tamu Massif zo’n 145 miljoen jaar geleden, aan het begin van het Krijt. Op geologische tijdschaal was dat een relatief plotselinge episode: de gigant “rees op” in een betrekkelijk korte tijd, waarna de magmatische activiteit in het gebied snel wegebde.

Zo’n machtige maar tegelijk kortdurende uitbarsting vanuit de diepe aardmantel geeft onderzoekers een zeldzame gelegenheid om te observeren hoe één extreme gebeurtenis hele stukken oceaanbodem kan transformeren. Massale basaltuitstromen op het vasteland laten doorgaans uitgestrekte gesteentedekken achter en worden in verband gebracht met wereldwijde klimaatveranderingen — en zelfs met massa-extinctie-events.

Waarom Tamu Massif zo lang in de schaduw bleef

Het lijkt misschien verrassend dat de grootste vulkaan van onze planeet pas zo recent de voorpagina’s van wetenschappelijke tijdschriften haalde. Maar het is een logisch gevolg van verschillende samenlopende factoren.

Het terrein waarop Tamu Massif zich bevindt is de diepe Stille Oceaan — een gebied dat dure en complexe infrastructuur vereist om te onderzoeken. Elke wetenschappelijke expeditie brengt weken varen met zich mee en het gebruik van gespecialiseerde schepen uitgerust met sonar, seismische apparatuur en de mogelijkheid om instrumenten meerdere kilometers diep te laten zakken. Zo’n logistiek kost miljoenen euro’s en vereist internationale samenwerking.

Ook de vorm van de vulkaan zelf droeg bij aan de misinterpretaties. Tamu Massif is zo vlak dat het op de vroegste kaarten leek op een paar zachte bultjes op de oceaanbodem, van elkaar gescheiden door onbeduidende verdiepingen. Zulke gegevens lieten zich gemakkelijk interpreteren als meerdere afzonderlijke uitbarstingscentra in plaats van één samenhangende structuur.

Pas moderne seismische technieken gaven een helder beeld van het inwendige van dit deel van de aardkorst. Golven worden langs de zeebodem gestuurd, weerkaatsen tegen afzonderlijke gesteentelagen en keren terug naar de sensoren. Door de vertragingen en signaalvormen te analyseren kan een driedimensionaal model van eeuwenoude lavastromen worden gereconstrueerd.

In het geval van Tamu Massif bleek dat dezelfde reeksen lavagesteente zich ononderbroken over enorme afstanden uitstrekten — een duidelijk teken van één samenhangend magmasysteem. Dat beeld valt moeilijk te rijmen met de gedachte aan drie onafhankelijke vulkanen, en daarom stelde het onderzoeksteam een nieuw perspectief voor: alles wat eerder in drieën werd verdeeld, is in werkelijkheid één supervulkanische schildstructuur.

Wat deze gigant ons vertelt over het binnenste van de aarde

Een structuur van deze omvang kon niet ontstaan uit een handvol gewone uitbarstingen. Onderzoekers nemen aan dat zich onder Tamu Massif in het verleden een uitzonderlijk krachtige magmatische “motor” bevond, aangedreven door de hete aardmantel. Zulke episodes worden vaak in verband gebracht met zogenoemde grote stollingsprovinces — periodes waarin kolossale hoeveelheden lava vanuit het binnenste van de planeet naar het oppervlak dringen.

Massale basaltuitstromen op continenten laten gewoonlijk uitgestrekte gesteentedekken achter en worden gelinkt aan wereldwijde klimaatveranderingen en zelfs aan massa-extinctie-events. Tamu Massif vertegenwoordigt een vergelijkbaar fenomeen, maar dan verborgen onder de wateren van de Stille Oceaan en bewaard als een dikke laag basalt in de oceanische aardkorst.

Begrijpen hoe deze vulkaan is ontstaan helpt ons de geschiedenis van de aarde te ontcijferen — van het werk van de mantel tot de reacties van de atmosfeer en de oceanen op grote vulkanisme-episodes. Elke nieuwe boring of magnetische meting in dit gebied kan de snelheid van lavaophoping, de samenstelling van het magma of de omstandigheden op de zeebodem 145 miljoen jaar geleden nauwkeuriger in kaart brengen.

Wat dit betekent voor toekomstig onderzoek

Tamu Massif is al lang inactief, maar bevat nog altijd een schat aan gegevens. Elke nieuwe boring of magnetische meting kan onze kennis over het tempo van lavaophoping, de samenstelling van het magma en de omstandigheden op de zeebodem van miljoenen jaren geleden aanscherpen. Dat biedt op zijn beurt mogelijkheden voor een betere kalibratie van modellen voor het prehistorische klimaat en simulaties van de beweging van tektonische platen.

Voor de gewone lezer is het misschien bijzonder fascinerend dat een zo enorme structuur vandaag de dag bijna geen directe invloed heeft op het menselijk leven — ze is niet actief, veroorzaakt geen tsunami’s en rookt niet zoals de Etna. Haar rol is veeleer die van herinnering aan hoe dynamisch onze planeet is geweest en nog altijd is, ook al spelen de meeste processen zich af in stilte, in het duister onder kilometers water en tienduizenden meters gesteente.

Het is ook de moeite waard op te merken dat Tamu Massif mogelijk niet de enige gigant van zijn soort is. Andere delen van de wereldoceanen zijn nog slechter onderzocht. Als vergelijkbare structuren verborgen liggen in de Atlantische Oceaan of in de diepten van de zuidelijke Stille Oceaan, kan de geologische kaart van de aarde in de toekomst minstens even drastisch veranderen als na de ontdekking van deze ene, tot dusver grootste vulkanische gigant. Misschien wachten er nog meer verborgen kolossen om ontdekt te worden.