Wetenschap

Mysterieuze golven die over de wereld galmden mogelijk verklaard

Een “uitzonderlijk verschijnsel” in de Comoren-archipel kan de verklaring zijn voor de laagfrequente seismische golven die vorig jaar de aarde rond galmden.Friday, May 24, 2019

Door Maya Wei-Haas
Sinds mei 2018 doet zich een vreemde cluster van seismische gebeurtenissen rond de eilandjes van Mayotte voor, waaronder Chissioua Mbouzi, dat onderaan deze foto is te zien. Uit onderzoek is nu gebleken dat zowel het epicentrum van de cluster van aardschokken als de pasgeboren onderzeese vulkaan zich ten noordoosten van Mayotte bevinden.

Op 10 mei 2018 begonnen de geologische monsters onder de kleine eilandengroep Mayotte zich te roeren. Het Franse gebiedsdeel in de Indische Oceaan tussen Afrika en Madagaskar werd getroffen door duizenden aardschokken. De meeste daarvan waren licht, maar op 15 mei werd een schok met een kracht van 5,8 op de Schaal van Richter geregistreerd, de zwaarste die tot nu toe in de geologische geschiedenis van de regio is waargenomen.

Gelijktijdig met deze cluster van seismische schokken galmde een vreemde, laagfrequente trilling de wereld rond, die 17.500 kilometer verderop sensoren alarm deed uitslaan en wetenschappers verblufte.

Nu hebben onderzoekers mogelijk een verklaring voor de oorsprong van deze verrassende seismische activiteit gevonden: het ontstaan van een onderzeese vulkaan, vijftig kilometer voor de oostkust van Mayotte. Ruim drie kilometer onder de zee verheft de pasgeboren vulkaan zich tot een hoogte van achthonderd meter en strekt zich bijna vijf kilometer over de zeebodem uit.

De observaties werden gedaan tijdens een multidisciplinaire missie van Franse onderzoekers, die meer inzicht wilden krijgen in de oorsprong van de cluster van aardschokken, die nog altijd gaande is. Het onderzoek werd gecoördineerd door het Franse Centre national de la recherche scientifique (CNRS), omvatte observaties door het onderzoeksschip Marion Dufresne en werd onder anderen geleid door Nathalie Feuillet van het Institut de physique du globe de Paris (IPGP) en Stephan Jorry van het Franse onderzoeksinstituut IFREMER (Intitut français de recherche pour l’exploitation de la mer).

De gegevens zijn nog voorlopig en de wetenschappers moeten veel vragen nog onbeantwoord laten terwijl ze de resultaten analyseren en hun onderzoek voorbereiden voor publicatie in een wetenschappelijk vakblad. Intussen heeft het team in een gezamenlijke persverklaring laten weten dat er een nieuwe vulkaan is ontstaan en dat deze gebeurtenis de oorzaak is van de vreemde reeks aardschokken.

“In het licht van deze ontdekking werkt de regering op alle fronten aan het verdiepen van onze inzichten in dit uitzonderlijke verschijnsel en neemt de benodigde maatregelen om mogelijke risico’s die het fenomeen met zich meebrengt te classificeren en te voorkomen,” aldus de instituten in hun verklaring.

Volgens Stephen Hicks, een seismoloog van het Imperial College London die eerder onderzoek deed naar de vreemde seismische gebeurtenissen bij Mayotte, biedt de verklaring de broodnodige verduidelijking voor de bewoners van het eilandje, die zich na maanden van onverklaarbare aardschokken ernstig zorgen maken.

Het geologische mysterie

Mayotte maakt deel uit van de Comoren-archipel, een keten van vulkanische eilanden ten noordwesten van Madagaskar. Hoewel vulkanisme niet vreemd is in deze regio, is Mayotte al lange tijd niet meer geologisch actief geweest: de laatste uitbarsting vond ruim vierduizend jaar geleden plaats. Maar in mei vorig jaar begon Mayotte weer een ongebruikelijk hoge seismische activiteit te vertonen. Sinds het begin van de cluster van aardschokken zijn op de eilandjes meer dan 1800 bevingen met een kracht van 3,5 of hoger op de Schaal van Richter geregistreerd. Ook de eilandjes zelf lijken zich te bewegen, waarbij ze sinds half juli vorig jaar anderhalve centimeter per maand naar het oosten drijven en met een tempo van circa één centimeter per maand in zee wegzakken.

In november vorig jaar begonnen de merkwaardige laagfrequente trillingen aan hun reis rond de wereld, waarbij ze ruim twintig minuten rond de planeet galmden. De seismische golven hadden een te lage frequentie om door mensen te worden waargenomen, maar er was één persoon die de vreemde golven oppikte: een amateur-seismoloog met als bijnaam @matarikipax, die de ongebruikelijke seismische grafieken in de realtime-seismogramme nop de website van de USGS (US Geological Survey) opmerkte, ze op Twitter zette en het mysterie daarmee onder de aandacht van de internationale gemeenschap van aardwetenschappers bracht.

Destijds kwamen experts tot de conclusie dat de aardschokken en vreemde seismische trilling waarschijnlijk werden veroorzaakt door bewegingen van gesmolten gesteente. Misschien was deze aardbevingscluster het gevolg van de verplaatsing van magma dat naar de oppervlakte werd geperst, terwijl de laagfrequente trilling werd veroorzaakt door golven die door de instortende magmakamer galmden.

Het verband met vulkanische activiteit werd nog eens onderschreven in een preprint-studie die in februari 2019 op de server EarthArxiv werd geplaatst. In dat onderzoek werd de cluster van aardschokken in verband gebracht met het leeglopen van een reusachtige magmakamer – mogelijk de grootste onderzeese vulkanische gebeurtenis die ooit is vastgelegd.

Maar omdat de registratie van deze aardschokken in de nabijheid van hun epicentra op zee vrij summier was en er geen direct bewijs was voor een uitbarsting, konden er destijds geen definitieve conclusies worden getrokken.

Mede door onderzoek vanaf het schip de Marion Dufresne is een verklaring gevonden voor de activiteit voor de oostkust van Mayotte. In deze opname, die tijdens een recente expeditie werd gemaakt, is de oorsprong van de jongste reeks van aardschokken aangegeven door een zwarte cirkel, op een afstand van tussen de 5 en 14,5 kilometer van de kust van Mayotte’s eilandje Petite-Terre. De pijl onderaan de opname wijst op de plek waar een nieuwe vulkaan ontstaat, op vijftig kilometer van de kust. Tussen het epicentrum van de cluster van aardschokken en de nieuwe vulkaan strekt zich een reeks bulten op de zeebodem uit.

'Zwangere aarde'

Op 16 mei bracht het Franse samenwerkingsverband een persverklaring uit en postte Robin Lacassin van het IPGP, een van de betrokken onderzoeksinstituten, een tweetal afbeeldingen op Twitter. Op een daarvan is de pasgeboren vulkaan in de vorm van akoestische sonarmetingen te zien, een techniek die doet denken aan het gebruik van sonar door dolfijnen.

“Het lijkt wel een echografie van een ongeboren baby (...), maar dan met grotere foutmarges,” zei geofysicus Lucile Bruhat, die geen deel uitmaakte van het onderzoeksteam, over de afbeelding op Twitter.

Op de afbeelding is te zien hoe een wervelende pluim van materiaal vanaf de top van de kegelvormige vulkaan over een afstand van drie kilometer door de waterkolom oprijst. Waar de pluim precies uit bestaat, is nog onbekend, maar de uitgezonden geluidsgolven worden mogelijk weerkaatst door glasachtige scherfjes die ook voorkomen in as die door vulkanen op land wordt uitgestoten, schrijft Helen Robinson, promotie-onderzoekster in de toegepaste vulkanologie aan de University of Glasgow, in een e-mail.

De andere afbeelding toont een reeks bulten op de zeebodem die een soort pad vormen, dat van het epicentrum van de aardschokken naar het midden van de nieuwe vulkaan loopt, tussen de 5 en 14,5 kilometer voor de kust van Mayotte’s eilandje Petite-Terre.

“Het kan zijn dat het vulkanische centrum is weggedreven van het eilandje,” oppert Hicks, maar hij zegt erbij dat er meer gegevens nodig zijn om deze potentiële centra van vulkanische activiteit te dateren en de verplaatsing te bevestigen.

Tussen deze nieuwe vulkaan en de onderzeese berg Lō’ihi, ten zuiden van het eiland Kīlauea in Hawaï, bestaan maar weinig overeenkomsten, zegt Ken Rubin, een vulkanoloog van de University of Hawaii die is gespecialiseerd in onderzeese erupties.

Hawaï is ontstaan op een zogenaamde vulkanische hotspot, een plek boven een diepgelegen magmapluim die telkens weer nieuwe eilanden van gesmolten gesteente voortbrengt terwijl de bovenliggende tektonische plaat zich langzaam verder verplaatst. In 1996 werd Lō’ihi, de jongste van de Hawaï-keten van vulkanische eilanden, getroffen door duizenden aardschokken van het type dat ook rond Mayotte is waargenomen, aldus Rubin. In het geval van Lō’ihi werd de seismische activiteit veroorzaakt door het leeglopen en vervolgens instorten van een magmareservoir.

Maar in de Comoren ligt de situatie iets gecompliceerder. Sommige geologen denken dat de vulkanische keten van de Comoren boven een soortgelijke hotspot is ontstaan. Maar de archipel ligt ook op een oeroude slenk, een gapend litteken dat ontstond toen Madagaskar zich van Oost-Afrika afsplitste. Langs de breuken in deze slenk kan vulkanisme optreden, maar vreemd genoeg doet de recente vulkanische activiteit zich volgens Rubin voor nabij de kust van Mayotte, de oudste eilandengroep van de Comoren-keten.

Aanwijzingen voor de oorsprong van de jongste vulkanische activiteit kunnen verborgen liggen in mineralen in de gestolde lava op de zeebodem, zegt Hicks, maar zonder metingen met een hogere resolutie weten de onderzoekers dat niet zeker.

Rubin wijst er bovendien op dat het nog onduidelijk is of de vulkaan geheel nieuw is of dat er sprake is van nieuwe activiteit bovenop een oudere structuur.

“Afzettingen door een nieuwe uitbarsting bovenop een bestaande vulkanische structuur zijn iets anders dan een geheel nieuwe vulkaankegel,” bericht hij via Twitter. Dat lijkt misschien een klein onderscheid, maar het verschil zou de onderzoekers meer inzicht kunnen bieden in vulkanische mechanismen en het risico op toekomstige uitbarstingen.

Puur en spannend

Maar wat is nu precies het verband tussen deze nieuwe vulkanische activiteit en de seismische gebeurtenissen, waaronder het vreemde, laagfrequente signaal?

“Dat is de grote vraag,” zegt Hicks.

Op een recent congres van de European Geosciences Union (EGU) werd volgens Hicks nieuw onderzoek gepresenteerd waarin werd onthuld dat het langgerekte en laagfrequente signaal van vorig jaar november niet het enige seismische verschijnsel bij Mayotte was. Het signaal schijnt tijdens de aanhoudende cluster van aardschokken heel gebruikelijk te zijn. Wetenschappers kunnen nog niet precies zeggen door welke omstandigheden deze laagfrequente signalen en cluster van aardschokken worden veroorzaakt – en zelfs niet of de uitbarsting van de nieuwe vulkaan nog aan de gang is.

Zolang ze hun onderzoek voor publicatie voorbereiden, willen de leden van het onderzoeksteam geen commentaar geven op dit artikel.

“Er is nog veel onderzoek te doen,” bericht Mark Tingay, een specialist in geomechanica aan de University of Adelaide, via Twitter. “Maar het biedt wetenschappers de gelegenheid om onderzoek te doen naar iets wat mogelijk het herontwaken van een onderzeese vulkaan is.”

De veelbelovende nieuwe inzichten zijn een opsteker voor de talloze mensen in de wereld die het onderzoek rond de cluster van aardschokken op sociale media volgen. Onderzoekers hebben tijdens de voortgang van hun werk nieuwe gegevens gepost waarmee ze mensen een inkijkje in “wetenschap in haar puurste en spannendste vorm” hebben gegeven, zoals Wendy Bohon van de Incorporated Research Institutions for Seismology in een e-mail schrijft.

En natuurlijk is het oplossen van het mysterie van groot belang voor de bewoners van de eilandjes. De onzekerheid over de oorsprong van de aardschokken en het aanvankelijke gebrek aan goede communicatie tijdens de reeks schokkende gebeurtenissen hebben bij de bewoners tot frustratie en verwarring geleid. En dat leidde weer tot een heel scala van bizarre theorieën over hetgeen zich diep onder het aardoppervlak zou afspelen, zegt Laure Fallou, een sociologe van het het European-Mediterranean Seismic Centre (EMSC) die onderzoek heeft gedaan naar de rol van cultuur in de wetenschappelijke publieksvoorlichting in de regio.

De recente bekendmaking heeft nu een nieuwe golf van opwinding losgemaakt: “Het gevoel is van angst naar fascinatie verschoven,” zegt Fallou. “Er is daar iets ongelooflijks gebeurd.”

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

LEES VERDER

Wetenschap En Technologie

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.

Aardbeving spleet tektonische plaat in tweeën – geologen staan voor raadsel

Een zware aardschok in Mexico was de laatste in een reeks van raadselachtige bevingen met een potentieel zeer verwoestende kracht.
Lees meer