In 2013 zorgde een team van wetenschappers voor veel ophef in de wereld van de geologie toen het meldde dat de Mauna Loa, een schildvulkaan met een totale oppervlakte van ruim 5200 vierkante kilometer op het hoofdeiland van Hawaï, waarschijnlijk niet de grootste vulkaan ter wereld was. Die eretitel viel volgens het team te beurt aan het Tamu-massief, een uitgedoofd onderzees vulkaanmassief op de bodem van de oceaan ten oosten van Japan, dat leek te bestaan uit één enkele schildvulkaan met een oppervlakte van maar liefst 300.000 vierkante kilometer – ongeveer zo groot als heel Italië.

Maar in een onderzoek dat nu in het vlakblad Nature Geoscience is verschenen, is opnieuw naar het Tamu-massief gekeken en komen de onderzoekers tot een heel andere conclusie: het gaat volgens hen helemaal niet om een schildvulkaan, wat betekent dat de Mauna Loa zijn eretitel weer terug heeft. In een onverwachte wending van het verhaal blijkt de hoofdauteur van beide studies één en dezelfde persoon te zijn: William Sager, marien geofysicus aan de University of Houston.

“Dat is geweldig, want dit is de manier waarop wetenschap behoort te werken,” zegt Bill Chadwick, een zeebodemexpert van het Pacific Marine Environmental Laboratory van de NOAA in Oregon die niet bij de nieuwe studie was betrokken. “Je gaat af op de bewijzen, ongeacht het feit of ze indruisen tegen jouw eerdere opvattingen.”

Sager is het daarmee eens en zegt dat de gecorrigeerde visie van zijn team op deze reusachtige onderzeese formatie aantoont dat het om een kolossale ‘kettingbotsing’ van oceaanschollen gaat, een verschijnsel waar momenteel nog geen goede verklaring voor kan worden gegeven. En daarmee is het fenomeen uiteindelijk nog spectaculairder dan één enkele reuzenvulkaan.

In feite is het Tamu-massief volgens hem “nog steeds buitengewoon, ook al kunnen we er geen superlatief meer aan verbinden.”

Alles of niets

Sager begon het Tamu-massief ruim 25 jaar geleden te bestuderen, lang voordat hij de formatie zijn officiële naam gaf. Het gebergte bevindt zich diep onder het wateroppervlak van de noordwestelijke Stille Oceaan en maakt deel uit van de Sjatski-verhoging, een enorm oceanisch plateau.

Volgens een van de hypotheses over dit soort formaties gaat het om onderzeese verhogingen van dikke vulkanische oceaanvloeren die het onderzeese equivalent zijn van continentale afzettingen van vloedbasalt. Deze afzettingen ontstaan bij grootschalige en langdurige vulkanische uitbarstingen waarbij gigantische hoeveelheden lava worden uitgebraakt. Het idee is dat de kop van een mantelpluim van superverhit gesteente opstijgt, waardoor ze door de afnemende druk gaat smelten en daarbij kolossale hoeveelheden magma voortbrengt. De magma wordt vervolgens als lava over land of over de oceaanvloer verspreid.

In de jaren negentig werd het idee dat de vorming van de Sjatski-verhoging en het Tamu-massief is te danken aan opstijgende mantelpluimen, in meerdere studies uitgewerkt en ondersteund, onder andere in een onderzoek waaraan ook Sager meewerkte. In 2009 voerde Sager in het kader van het International Ocean Discovery Program boringen in het Tamu-massief uit en ontdekte daarbij gestolde lavastromen met een dikte van soms wel 22 meter, wat erop wees dat het massief inderdaad door kolossale vulkanische uitbarstingen was gevormd.

In dwarsdoorsnedes die kort daarna met behulp van seismische golven van het massief werden gemaakt, leken de lavarivieren allemaal uit één enkel punt afkomstig te zijn. Voor het team was dat een duidelijke aanwijzing dat het Tamu-massief één grote schildvulkaan was – een type vulkaan dat wordt opgebouwd wanneer grote hoeveelheden vloeibare lava worden uitgebraakt en zich in opeenvolgende lagen ophopen, waardoor er een brede koepel ontstaat die doet denken aan een schild. In dat geval zou het Tamu-massief ’s werelds grootste schildvulkaan zijn, een idee dat het vakblad Nature Geoscience destijds zeer aansprak, aldus Sager.

Massief verbeterd

Nadat het artikel was verschenen, leidde de grote media-aandacht ertoe dat veel mensen zich verdiepten in het eerdere onderzoek uit 2013, iets wat het team zeker verwelkomde, zegt Sager.

“Er waren bepaalde aspecten aan het verhaal die me dwars zaten,” zegt hij. Er leek vooral iets vreemds aan de hand te zijn met de paleomagnetische handtekening van het massief.

Het Tamu-massief ligt namelijk op een ontmoetingspunt van drie onderzeese ruggen. Op dat punt welt magma naar de oppervlakte, waar het stolt en nieuwe aardkorst vormt terwijl de aardkorst aan weerszijden van de rug uit elkaar beweegt. Bij de vorming van nieuwe aardkorst langs deze oceaanruggen wordt het aardmagnetisch veld van dat moment in het stollingsgesteente vastgelegd.

Het magneetveld van de aarde verandert af en toe van oriëntatie, en die omkeringen in het verre verleden worden in een barcode-achtig patroon in de oceaanvloer vastgelegd. Als gedurende een bepaald tijdvak het tempo waarin nieuwe aardkorst wordt gevormd vrij stabiel is, zijn ook de ‘barcodes’ vrij regelmatig, wat niet te zien zou zijn als de aardkorst op chaotische wijze zou zijn gegroeid als gevolg van een opstijgende mantelpluim en de daaruit voortkomende vulkanische uitbarstingen.

In de buurt van het Tamu-massief ligt het wat kleinere Ori-massief, dat een duidelijk paleomagnetisch patroon laat zien dat wijst op het opwellen van magma uit oceaanruggen.

Daarentegen was de paleomagnetische handtekening van het Tamu-massief erg zwak, maar dankzij de enorme media-aandacht voor het onderzoek van 2013 wist Sager private fondsen te werven voor vervolgonderzoek. Daarbij werd de paleomagnetische barcode van het Tamu-massief ongekend gedetailleerd in kaart gebracht. Hoewel de patronen in het centrum van het massief waren verstoord door een segment van de rug dat traag om zijn as draaide, liet het totaalbeeld heel duidelijk zien hoe de kenmerkende paleomagnetische ‘zebrastrepen’ zich over het hele massief uitstrekten.

Dat betekent dat het Tamu-massief helemaal geen schildvulkaan is, maar een kolossale opeenhoping van ruim dertig kilometer dikke oceaanvloer – viermaal dikker dan het gemiddelde op aarde. Het is nog onduidelijk hoe deze verdikking is ontstaan, maar het wijst er wel op dat het tempo waarin nieuwe aardkorst werd gevormd, om een af andere reden enorm hoog was.

Ook in de rest van de Sjatski-verhoging is het veelzeggende patroon van paleomagnetische zebrastrepen te herkennen, wat duidelijk maakt dat ook oceanische plateaus zelf geen onderzeese versies zijn van continentale opeenhopingen van vloedbasalt als gevolg van opstijgende mantelpluimen. In plaats daarvan worden ze gesmeed door een proces dat door Sager wordt omschreven als een versterkte vorm van oceaanvloerspreiding.

Achteraf bezien denkt Sager dat het onderzoek uit 2013, dat was gebaseerd op slechts een handvol seismische profielen en gesteentemonsters, “een beetje leek op het reconstrueren van een dinosauriër op basis van alleen een tand en een dijbeen.”

Terug op de troon

Chadwick van de NOAA was destijds niet overtuigd van de bevindingen van het onderzoek van 2013 maar denkt nu dat de auteurs op basis van hun overtuigende paleomagnetische gegevens op het juiste spoor zitten.

Maar Ken Rubin, geochemicus en vulkanoloog aan de University of Hawaii in Manoa, is nog niet overtuigd. Volgens hem zijn harde gegevens voor het testen van de schildvulkaan-hypothese, het model voor versterkte oceaanvloerspreiding of enig ander model dat berust op zo’n hoog tempo van aardkorstvorming “tot op heden extreem schaars.”

Het verkrijgen van nauwkeuriger gegevens is geen eenvoudige taak. Vergeleken met hun soortgenoten op land is het onderzoek naar onderzeese vulkanische formaties ongelooflijk moeilijk en wordt het geplaagd door logistieke problemen; je kunt niet gewoon naar het gebied reizen en daar naar believen monsters nemen en je bent vaak afhankelijk van indirecte observaties. Het is überhaupt erg lastig om onderzeese vulkanen te spotten, want het merendeel ervan is nog niet ontdekt.

“Het is gemakkelijker om vulkanen op andere planeten te bestuderen dan in de diepten van onze eigen oceanen,” zegt Janine Krippner van het Global Volcanism Program van het Smithsonian Institution.

Totdat we meer te weten komen over de omvang, verspreiding en oorsprong van lavastromen en totdat we meer geofysisch bodemonderzoek hebben gedaan, zullen bevindingen over het ontstaan van het Tamu-massief en de Sjatski-verhoging volgens Rubin grotendeels speculatief en hypothetisch blijven.

Intussen zal de Mauna Loa weer alleen heersen als de grootste geïsoleerde vulkaan op onze planeet.

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