Pod dnem Pacyfiku znaleziono gigantyczny wulkan większy niż Mauna Loa

Głęboko pod spokojną taflą oceanu kryje się kolos, który zmusza geologów do przepisania tego, co wiedzieli o wulkanach.

Na odległym podmorskim płaskowyżu w rejonie wschodniego Pacyfiku naukowcy namierzyli strukturę tak ogromną, że przez lata brali ją za kilka osobnych wzniesień. Teraz okazało się, że to jeden, spójny wulkan – Tamu Massif – rozciągający się na powierzchni większej niż niektóre amerykańskie stany.

Gigant ukryty 2 kilometry pod powierzchnią oceanu

Tamu Massif leży na obszarze znanym jako Shatsky Rise – to rozległy podmorski płaskowyż położony około 1600 kilometrów na wschód od Japonii. Na mapach dna morskiego teren ten od dawna wyglądał podejrzanie: trzy duże wypukłości, dość blisko siebie, ale bez wyraźnych kraterów czy stromych stoków.

Przez długi czas badacze traktowali je jak osobne, bezimienne struktury. W dokumentach pojawiały się raczej robocze określenia typu „to po lewej”, „to po prawej” i „to największe w środku”. Dopiero szczegółowe dane sejsmiczne i analiza rozchodzenia się fal w skałach pokazały, że to jeden, ciągły organizm geologiczny.

Tamu Massif tworzy jedną rozległą budowlę wulkaniczną, w której dawne potoki lawy łączą wszystkie części w jeden spójny system o powierzchni około 120 tysięcy kilometrów kwadratowych.

Dla porównania – to obszar mniej więcej wielkości stanu Nowy Meksyk w USA. Żaden inny znany na Ziemi wulkan pojedynczego „ciała” nie zajmuje tak dużej powierzchni.

Największy pojedynczy wulkan na Ziemi

Dotychczas za rekordzistę uchodziła Mauna Loa na Hawajach – największy czynny wulkan na naszej planecie. Mauna Loa robi ogromne wrażenie: wznosi się od dna oceanu na ponad 9 kilometrów i zajmuje około 5 tysięcy kilometrów kwadratowych. W zestawieniu z Tamu Massif wygląda jednak jak junior w ciężkiej lidze.

Skala Tamu Massif sprawia, że geolodzy ustawiają go w jednym rzędzie tylko z marsjańskim Olympus Mons – największym znanym wulkanem w całym Układzie Słonecznym. Na poziomie powierzchni obie struktury należą do tej samej ligi.

Badacze szacują, że Tamu Massif uformował się około 145 milionów lat temu i stosunkowo szybko wygasł, po ogromnej serii erupcji zasilanych magmą z głębokiego płaszcza Ziemi.

Płaski jak stół, a mimo to gigantyczny

Tamu Massif zupełnie nie przypomina stereotypowego stożka z buchającą lawą, który znamy z podręczników. To tak zwany wulkan tarczowy w ekstremalnej wersji: bardzo szeroki, o niezwykle łagodnych zboczach, bardziej przypominający kolosalną wypukłość niż górę.

W praktyce osoba stojąca na jego stoku miałaby ogromny problem, żeby określić, gdzie jest góra, a gdzie dół. Nachylenie jest tak niewielkie, że dla ludzkiego oka byłoby prawie niewidoczne.

• szczyt Tamu Massif znajduje się około 2000 metrów pod powierzchnią oceanu,
• podstawa schodzi na głębokość bliską 6 kilometrów,
• całość przypomina gigantyczną, łagodnie wypukłą tarczę.

Taki kształt powstaje wtedy, gdy rzadko spotykane ilości płynnej lawy wypływają z centralnego obszaru i rozlewają się na ogromne odległości, warstwa po warstwie, zamiast budować strome zbocza.

Jak naukowcy udowodnili, że to jeden wulkan

Klucz do rozwiązania zagadki stanowiły badania sejsmiczne. Statki badawcze wysyłały w głąb oceanu kontrolowane impulsy, a sieć czujników rejestrowała, jak fale rozchodzą się w skałach dna. Na tej podstawie powstał trójwymiarowy obraz wnętrza płaskowyżu.

Okazało się, że dawne potoki lawy tworzą ciągłą sieć, biegnącą od centralnej części masywu na wszystkie strony – nie ma wyraźnych granic między „kopułami”, które wcześniej traktowano jako osobne obiekty.

Poza tym geolodzy przeanalizowali skład skał pobranych z odwiertów. Wyniki wskazały na wspólne źródło magmy i zbliżony wiek całej konstrukcji. To był mocny argument, że Tamu Massif to pojedynczy, rozległy organizm wulkaniczny, a nie zbiór kilku sąsiadujących ze sobą wulkanów.

Co tak potężny wulkan mówi o wnętrzu Ziemi

Tamu Massif tworzy się w głowie geologów jako brakujące ogniwo między klasycznym wulkanem a tak zwanymi oceanicznymi płaskowyżami. Te ostatnie to ogromne, pogrubione fragmenty skorupy oceanicznej powstałe po epizodach masowego wylewu lawy. Przez lata toczyła się dyskusja, czy takie struktury zasilają pojedyncze centra erupcji, czy raczej całe strefy pęknięć w skorupie.

Przypadek Tamu Massif sugeruje, że przynajmniej część z nich może mieć charakter jednego, superrozległego wulkanu o tarczowej budowie. To z kolei wpływa na modele opisujące, jak ciepło i materia przepływają między głębokim płaszczem a powierzchnią planety.

Informacje z Tamu Massif pomagają lepiej zrozumieć, jak ogromne porcje magmy z głębi utrwalają się w skorupie i jak takie epizody mogły zmieniać oblicze dawnych oceanów.

Czy taki kolos mógł wpływać na klimat?

Choć Tamu Massif od dziesiątek milionów lat nie wykazuje aktywności, geolodzy zastanawiają się, jak jego powstanie wpłynęło na ówczesne warunki na Ziemi. Serie erupcji tej skali potrafią wypuścić do oceanów i atmosfery gigantyczne ilości gazów, w tym dwutlenku węgla i dwutlenku siarki.

Nie ma obecnie dokładnych danych o tempo i czasie trwania aktywności Tamu Massif, ale naukowcy zakładają, że powiązania z dawnymi zmianami klimatycznymi są możliwe. Badania osadów morskich wokół Shatsky Rise mogą z czasem doprecyzować ten obraz.

Tamu Massif a inne wulkany tarczowe

Wulkany tarczowe kojarzymy głównie z Hawajami czy Islandią, gdzie lawy o niskiej lepkości tworzą szerokie, łagodne kopuły. Tamu Massif należy do tej samej kategorii, ale występuje w wersji „mega”. Warto zwrócić uwagę na kilka różnic:

• wulkan leży całkowicie pod wodą, bez części lądowej,
• jego podstawa leży na bardzo cienkiej skorupie oceanicznej,
• prawdopodobnie powstał w stosunkowo krótkim, intensywnym epizodzie geologicznym.

To czyni go doskonałym poligonem do testowania teorii o tak zwanych pióropuszach płaszczowych – strugach gorącej materii wznoszących się z głębokiego wnętrza planety. Jeśli Tamu Massif powstał nad takim pióropuszem, może dostarczyć cennych wskazówek na temat ich mocy i trwałości.

Co z tego wynika dla nas dzisiaj

Choć Tamu Massif nie zagraża współczesnym społecznościom – jest wygaszony i odległy – sama wiedza o jego istnieniu pomaga lepiej oceniać ryzyko związane z innymi wielkimi prowincjami magmowymi. Tamte regiony, w przeszłości bardzo aktywne, nieraz łączy się z masowymi wymieraniami i gwałtownymi zmianami warunków życia na Ziemi.

Lepiej poznając historię tak gigantycznych struktur, geolodzy mogą precyzyjniej oceniać skutki ewentualnych przyszłych epizodów intensywnej wulkaniczności, choćby na innych fragmentach dna oceanicznego. To ma znaczenie przy modelowaniu klimatu, obiegu dwutlenku węgla i długoterminowej ewolucji powierzchni planety.

Dla zwykłego czytelnika Tamu Massif jest również dobrym przykładem, jak ograniczone jest nasze rozeznanie terenów ukrytych pod wodą. Znaczną część dna oceanicznego znamy gorzej niż powierzchnię Marsa. Oznacza to, że podobne, choć może mniejsze struktury mogą wciąż czekać na zidentyfikowanie w innych rejonach Pacyfiku czy Atlantyku.

Z naukowego punktu widzenia taki kolos to naturalne laboratorium. Pozwala sprawdzać, jak zachowuje się skała pod ogromnym ciśnieniem wody, jak zmienia się budowa skorupy oceanicznej pod ciężarem milionów kilometrów sześciennych zastygłej lawy i jak dawne epizody magmatyczne zapisują się w magnetyzmie skał. To wszystko składa się na pełniejszy obraz tego, jak funkcjonuje nasza planeta w skali milionów lat.