Die meisten Lehrbücher erzählen Ihnen die gleiche Geschichte über Hotspots. Sie beginnen unglaublich heiß und kühlen dann langsam ab, wenn sich die tektonische Platte entfernt. Es ist eine klare, logische Erzählung.
Aber die Daten der Pazifischen Platte sagen etwas anderes.
Der hawaiianische Hotspot kühlt nicht. Es heizt sich auf.
Laut einer neuen Studie der University of Hawaii in Ménoa hat sich die Mantelwolke, die diese Vulkane speist, in den letzten 47 Millionen Jahren um etwa 250 °C (etwa 480 °F) erwärmt. Dies ist keine leichte Schwankung. Es ist eine bedeutende Umkehrung einer lange vertretenen geologischen Theorie.
Die in Earth and Planetary Science Letters veröffentlichten Ergebnisse legen nahe, dass zwei spezifische Perioden extremer Hitze direkt für die Entstehung der massiven Schildvulkane verantwortlich sind, die die Kette definieren.
Wie der hawaiianische Hotspot den geologischen Erwartungen widersprach
Der Weg ist gut zu erkennen. Eine 3500 km lange Strecke aus Unterwasserbergen und Inseln markiert die Stelle, an der die Pazifische Platte über eine stationäre Säule aus heißem Gestein gezogen wurde.
Aber das Lavavolumen? Das ist chaotisch.
Entlang des Hawaiian Ridge gibt es 65 Vulkane. Ihre Größe variiert stark. Einige sind kleine Flecken auf dem Meeresboden. Andere, wie Mauna Kea oder der ausgestorbene P�h�honu, sind Riesen. Der Unterschied in der produzierten Lava beträgt etwa das Hundertfache.
Jahrelang versuchten Wissenschaftler herauszufinden, warum. Hat sich die Pazifische Platte beschleunigt? War die Kruste an manchen Stellen dünner? Hat sich die Magmaquelle verändert?
Michael Garcia, emeritierter Professor an der UH Ménoa School of Ocean and Earth Science, leitete ein Team, um diese Ideen zu testen. Sie untersuchten Olivinbasalte von 19 verschiedenen Vulkanen.
Sie schlossen die Krustendicke aus.
Sie schlossen die Plattengeschwindigkeit aus.
Sie schlossen Unterschiede in der Magmaquelle aus.
„Es war eine große Überraschung, einen so direkten Zusammenhang zwischen Manteltemperaturen und Vulkangröße zu finden“, sagte Garcia. Die anderen Theorien passten einfach nicht zu den Zahlen. Die Hitze tat es.
Warum einige hawaiianische Vulkane Riesen sind: Die Beweise für Hitzewellen
Wenn also Hitze der Treiber ist, wie sieht dann der Zeitplan aus?
Das Team baute ein neues Tool. Ein Geothermometer. Dabei werden die chemischen Fingerabdrücke in Olivinkristallen analysiert, um genau abzuschätzen, wie heiß die Lava war, als sie tief im Erdmantel zum ersten Mal schmolz.
Sie kombinierten diese Temperaturdaten mit aktualisierten Messungen der Vulkangrößen aus Meeresbodenuntersuchungen.
Das Ergebnis war eindeutig. Die Wolke war nicht nur warm. Es gab zwei deutliche Intensitätsspitzen.
- Erste Welle (vor 14–20 Millionen Jahren): Durch diese Hitzewelle entstand P�h�honu. Es ist seit 60 Millionen Jahren der größte und langlebigste Schildvulkan der Kette.
- Zweiter Anstieg (vor 0–6 Millionen Jahren): Diese neuere Hitzewelle bildete die wichtigsten Hawaii-Inseln, die wir heute sehen.
Diese Anstiege unterbrachen einen allgemeinen Trend steigender Temperaturen. Die Grundtemperatur ist gestiegen, aber diese Spitzen haben die Giganten aufgebaut.
„Die Entwicklung des neuen Geothermometers hilft uns, die Geschichte der Vulkane zu verstehen“, bemerkte Garcia. „Insbesondere, warum einige massiv sind, während andere klein bleiben.“
Was bewirkt, dass sich die Mantelwolke mit der Zeit erwärmt?
Wenn der Hotspot heißer wird, was versorgt ihn dann?
Die Forscher weisen auf den untersten Erdmantel hin. Dort bewegt sich dichtes, heißes Material. Diese Bewegung ist wahrscheinlich die Ursache für die seit 47 Millionen Jahren beobachtete säkulare Erwärmung.
Dies verändert unsere Sicht auf den Lebenszyklus eines Hotspots. Es ist keine sterbende Glut. Es ist ein Hochofen, der möglicherweise den Drehknopf hochdreht.
Die Auswirkungen gehen über Hawaii hinaus. Wenn das primäre Modell für Hotspots – heißer Start, langsame Abkühlung – falsch ist, müssen wir neu bewerten, wie andere Vulkanketten entstanden sind.
Die Daten lügen nicht. Die Temperatur stieg. Die Vulkane wurden riesig. Die Theorie muss sich ändern.
Möglicherweise kennen wir den vollständigen Mechanismus dieser Bewegung im unteren Erdmantel noch nicht. Die Hitze geht weiter. Die Platte bewegt sich weiter.
Und die Geschichte wird immer noch in Lava geschrieben.
