Mysterieuze golven galmden over de wereld en niemand weet waarom

De seismische golven werden op een afstand van 16.000 kilometer door instrumenten opgepikt maar vreemd genoeg door niemand gevoeld.vrijdag 30 november 2018

Luchtopname van het Zuidereiland van Mayotte
Luchtopname van het Zuidereiland van Mayotte
fotograaf Hemis/ Alamy Stock Photo

Kort voor half elf in de ochtend van 11 november trok een mysterieuze galm rond de wereld.

De seismische golven ontstonden op een kleine 25 kilometer van de kust van Mayotte, een Frans eilandje dat tussen Afrika en de noordpunt van Madagaskar ligt. Ze trilden door heel Afrika, waar ze seismografen in Zambia, Kenia en Ethiopië deden afgaan. Ze plantten zich door grote stukken oceaan voort en zoemden door Chili, Nieuw-Zeeland, Canada en zelfs Hawaï, op een afstand van 17.700 kilometer.

Deze golven trokken niet gewoon voorbij, maar bleven ruim twintig minuten doorgalmen. En toch lijken ze door geen mens gevoeld te zijn.

Slechts één persoon merkte het bizarre signaal op in een van de realtime seismogrammen van de US Geological Survey. Iemand die zich voor aardbevingen interesseert, postte onder de gebruikersnaam @matarikipax afbeeldingen van de vreemde zigzaglijnen op Twitter. Die korte berichtgeving leidde tot een andere wereldwijde rimpeling: overal begonnen wetenschappers de oorsprong van de golven te onderzoeken. Ging het om een meteorietinslag? De uitbarsting van een onderzeese vulkaan? Een oeroud zeemonster dat uit zijn slaap was ontwaakt?

“Ik denk niet dat ik zoiets ooit heb gezien,” zegt Göran Ekström, een seismoloog van de Columbia University die is gespecialiseerd in ongebruikelijke aardbevingen.

“Dat betekent niet dat de oorzaak ervan uiteindelijk heel buitenissig hoeft te zijn,” merkt hij op. Maar veel kenmerken van de golven zijn wel degelijk uiterst vreemd – van hun verrassend monotone galm met een lage frequentie tot hun planetaire reikwijdte. Onderzoekers proberen het geologische raadsel nog steeds te ontrafelen.

Waarom zijn deze golven zo raar?

Bij een normale aardbeving worden spanningen die in de aardkorst zijn opgebouwd in een hevige schok van slechts enkele seconden ontladen. Daarbij ontstaat een serie schokgolven die een ‘golventrein’ wordt genoemd en vanuit het breukpunt in de aardkorst uitstraalt, zegt Stephen Hicks, seismoloog aan de University of Southampton.

De golven die zich het snelst uitbreiden, zijn de primaire golven of P-golven: drukgolven die in clusters optreden, zoals wanneer je het spiraalspeelgoed slinky aan één uiteinde een duw geeft. Daarna komen de secundaire golven of S-golven, die zich loodrecht op de richting waarin ze zich voortplanten op en neer bewegen. Deze beide soorten ruimtegolven hebben relatief hoge frequenties en zijn volgens Hicks “een soort ping in plaats van een laag gerommel.”

Aardbevingen 101
Aardbevingen 101

Tenslotte volgen aan het einde nog een reeks langzame oppervlaktegolven met lage frequentie, het type waaraan ook de vreemde trillingen vanuit Mayotte deden denken. Bij zware aardbevingen kunnen deze oppervlaktegolven volgens Hicks meerdere keren rond de planeet galmen, waarbij de aarde als een klok wordt geluid.

Maar er was geen zware aardbeving die de recente trage golven veroorzaakte. Nog merkwaardiger aan het mysterie van Mayotte is het feit dat de golven volgens wetenschappers ‘monochromatisch’ waren. Bij de meeste aardbevingen worden golven met allerlei verschillende frequenties uitgezonden, maar het signaal van Mayotte was een duidelijk zigzagsignaal dat door slechts één type golf werd gekenmerkt en zich elke zeventien seconden herhaalde.

“Het is een beetje alsof je door gekleurd glaswerk alleen de rode kleur kunt zien,” zegt Anthony Lomax, een onafhankelijk seismologisch consultant.

Mayotte’s vulkanische oorsprong

Op basis van het wetenschappelijke speurwerk dat tot nu toe is verricht, lijken de trillingen in verband te staan met een ‘aardbevingszwerm’ die Mayotte sinds afgelopen mei in zijn greep houdt. Honderden kleinere aardbevingen hebben het eilandje in die periode door elkaar geschud, waarbij de meeste op vijftig kilometer voor de kust ontstonden, even ten oosten van de oorsprong van de vreemde galm. De meerderheid van deze bevingen waren kleine schokjes, maar de zwaarste schok bereikte op 15 mei een magnitude van 5,8 op de schaal van Richter, de zwaarste in de geschiedenis van Mayotte. Maar in de laatste maanden is de frequentie van deze bevingen afgenomen en sindsdien zijn er geen normale bevingen meer geregistreerd – totdat de mysterieuze trillingen op 11 november begonnen.

De Franse geologische dienst (Bureau de recherches géologiques et minières, BRGM) houdt de bevingen nauwlettend in de gaten, waarbij rekening wordt gehouden met de mogelijkheid dat zich voor de kust van Mayotte een nieuw centrum van vulkanische activiteit vormt. Mayotte is door vulkaanuitbarstingen ontstaan, maar in de laatste vierduizend jaar lagen zijn geologische monsters te slapen. Uit de analyses van de BRGM komt naar voren dat deze nieuwe activiteit wijst op de verplaatsing van magma diep onder de zee – ver van de kust en onder ruim één kilometer water. Hoewel dit goed nieuws is voor de bewoners van Mayotte, is het vervelend voor de geologen, want op deze diepte kan het fenomeen niet goed worden bestudeerd.

“De locatie van de zwerm ligt op het randje van de geologische kaarten die we hebben,” zegt Nicolas Taillefer, hoofd van het seismische en vulkanologische risicoteam van de BRGM. “Er zijn veel dingen die we niet weten.” Over de mysterieuze golven van 11 november zegt hij: “Het is iets heel nieuws dat we in de signalen op onze stations hebben gezien.”

Beweging in de oceaan

Hoewel de wetenschappers dus verbluft zijn, hebben ze wel enig idee in welke richting ze het moeten zoeken. Zo weten ze dat Mayotte zich langzaam verplaatst. Sinds halverwege juli hebben GPS-stations op het eiland een verplaatsing richting het oosten van ruim zes centimeter en richting het zuiden van drie centimeter geregistreerd, zo blijkt uit een rapport van de BRGM van 12 november. Op basis van deze metingen denkt de dienst volgens Taillefer dat een grote hoeveelheid magma – ongeveer 1,4 kubieke kilometer – naar de oppervlakte nabij Mayotte omhoog wordt gestuwd.

De eerste fase van het gerommel werd ook overstemd door mogelijke P- en S-golven van kleine bevingen, aldus Lomax, die de zwakke pings kon ontwaren door signalen met lage frequenties uit de gegevens te filteren. Dat soort pings worden gewoonlijk in verband gebracht met het scheuren van rotsen terwijl magma door de aardkorst omhoog wordt geperst. Maar zelfs die signalen waren wat vreemd, zegt Helen Robinson, postdoctoraalstudente in de toegepaste vulkanologie aan de University of Glasgow.

“Ze zijn te mooi; ze zijn te perfect om natuurlijk te zijn,” grapt ze, hoewel ze er snel aan toevoegt dat een technologische oorsprong onmogelijk is, omdat er in de diepe wateren voor de kust van Mayotte geen boringen plaatsvinden of windmolens zijn geplaatst.

Ekström denkt dat de gebeurtenissen op de ochtend van 11 november zijn begonnen met een soort aardschok die vergelijkbaar is met een normale aardbeving van magnitude 5. Die schok bleef volgens hem grotendeels onopgemerkt omdat het om een trage aardschok ging. Deze trage schokken zijn rustiger dan hun snelle verwanten omdat ze ontstaan door de geleidelijke ontlading van spanning, die gedurende minuten, uren of zelfs dagen kan aanhouden.

“Er treden dezelfde vervormingen op, maar het gebeurt niet in een schok,” zegt Ekström.

Deze trage bevingen worden vaak in verband gebracht met vulkanische activiteit. Een soortgelijke trage aardschok en golven met lage frequenties die zich onder de vulkaan Nyiragongo in de Democratische Republiek Congo voordeden, werden in verband gebracht met het instorten van een magmakamer. Een verbluffende reeks trage aardschokken deed zich ook voor tijdens de meest recente uitbarsting van lava uit de Kīlauea op Hawaï, waarbij tussen mei en eind juli bijna zestig van deze gebeurtenissen plaatsvonden en seismische golven ontstonden die de hele wereld rond galmden.

Geologische puzzel

Dus waardoor worden de extreem trage vibraties bij Mayotte veroorzaakt? Dit lage gerommel kan optreden bij een onderzeese uitbarsting, maar tot nu toe is er geen bewijs voor zo’n gebeurtenis gevonden.

De meeste hypotheses draaien om resonantie binnenin een magmakamer, veroorzaakt door een of andere onderaardse verschuiving of door de instorting van een kamer. De resonantie zelf kan ontstaan bij elke vorm van ritmische beweging, zoals het heen en weer klotsen van gesmolten gesteente of een drukgolf die in de magmakamer weerkaatst, legt Ekström uit. Nadere bestudering van deze complexe kenmerken zou meer inzicht moeten opleveren in de omvang en vorm van het gesmolten materiaal diep onder het aardoppervlak.

Zeldzame tornado op de vulkaan Kilauea op Hawaï
Zeldzame tornado op de vulkaan Kilauea op Hawaï
"4 april 2018 - Vulkaanuitbarstingen komen regelmatig voor op het eiland Hawaï. Maar tornado's worden er zelden gezien. Videograaf Mick Kalber werkt al zo'n 30 jaar op en rond de Kīlauea. Maar tot 29 maart had hij nog nooit een windhoos op de vulkaan gezien. Die dag zag hij er verschillende. Windhozen zijn een soort kleine tornado's. Deze wervelwinden vormen vaak een soort 'slurf' uit een onweerswolk en lijken soms uit de grond te komen. Als er geen materiaal door de wind wordt meegenomen, kunnen ze onzichtbaar zijn. Deze vulkaankegel, met de naam Puʻu ʻŌʻō is onderdeel van de oostelijke riftzone van de Kīlauea, en is al sinds 1983 actief. "

“Het doet denken aan een muziekinstrument,” zegt Jean-Paul Ampuero, seismoloog aan de Franse Université Côte d’Azur. “De noten op een muziekinstrument – of het nu zware of heel ijle klanten zijn – hangen af van de grootte van het instrument.”

De vreemde uniformiteit van het signaal kan deels zijn veroorzaakt door de omringende rotsen en sedimenten, zegt Lomax. Misschien worden de geluiden door de plaatselijke geologie gefilterd en kan daardoor alleen deze golf met een periode van zeventien seconden ontsnappen.

Ook Robinson denkt in die richting en benadrukt dat de geologie in dit gebied zeer complex is. Mayotte ligt in een regio die door talloze oeroude breuken wordt doorsneden – waaronder breukzones die ontstonden toen het zuidelijke supercontinent Gondwana uiteindelijk uiteenviel. Bovendien bestaat de onderliggende aardkorst hier uit een overgangstype tussen de dikkere continentale lithosfeer en de dunnere oceanische lithosfeer. Misschien is die complexe samenstelling de reden waarom de ontsnappende golven zo uniform zijn, zegt Robinson.

Geheimen van de zee

Door het gebrek aan gegevens is het voorlopig lastig om meer over de waargenomen trillingen te zeggen. Uit de eerste modellen van Hicks komt naar voren dat de golven het gevolg waren van een onderaardse expansie, in plaats van uit het leeglopen of instorten van een magmakamer. Maar met wat extra gegevens draaide het model om en wees het toch op het inzakken van een magmakamer.

Het zou ook om een beetje van beide kunnen gaan, zegt Robinson: “Bij sommige instortingen zie je tegelijkertijd expansie en leegloop,” zegt zij. Soms ook kunnen beide fenomenen elkaar afwisselen, waarbij een kamer als de vurige longen van de aarde in- en uitademt.

“Het is echt heel moeilijk om te zeggen wat de oorzaak is en of ook maar één van deze hypotheses juist is – en zelfs of mijn uitspraken wel enig verband houden met wat daarbeneden gebeurt,” zegt Robinson.

De BRGM is van plan metingen op de oceaanbodem te verrichten om gedetailleerdere gegevens over het gebied te verzamelen en de mogelijkheid van een onderzeese vulkaanuitbarsting te onderzoeken. Intussen blijft het seismische detectivewerk doorgaan met de gegevens die tot nu toe beschikbaar zijn. Of de oorzaak nu heel gewoon of uitzonderlijk is, moet volgens Lomax nog blijken, maar de wetenschap (en het plezier) zit ’m in het speurwerk.

“Afhankelijk van het onderzoeksgebied of de geologische periode gaat het in 99,9 procent van de gevallen om iets gewoons of om achtergrondruis of om een vergissing. In 0,1 procent van de gevallen gaat het om iets echt bijzonders” zegt hij. “Zo werkt dat nu eenmaal. En zo hoort het ook te gaan. Dat is wetenschappelijke vooruitgang.”

 

Lees ook: 'De laatste gletsjer van Venezuela verdwijnt snel'.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees meer