Im Indischen Ozean haben Wissenschaftler erstmals direkt mit Messinstrumenten dokumentiert, wie der Meeresboden innerhalb kurzer Zeit um mehrere Meter absackte. Ausgelöst wurde das Ereignis durch eine gewaltige Magmabewegung tief unter dem Ozeanboden. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht.
Messnetzwerk in 2000 Metern Tiefe
Die Messungen stammen von einem Unterwasser-Observatorium am Südostindischen Rücken in rund zwei Kilometern Tiefe am Rand eines Rifttals. Dort hatten Forscher ein Netzwerk aus Unterwassermikrofonen, akustischen Entfernungsmessern und Drucksensoren installiert. Dadurch konnten sie erstmals gleichzeitig beobachten, wie sich der Meeresboden horizontal verschob, vertikal absenkte und wie sich die seismische Aktivität entwickelte.
Der entscheidende Moment kam am 26. April 2024. Zunächst begann ein Schwarm kleinerer und stärkerer Erdbeben. Kurz darauf breitete sich die Aktivität über mehrere Kilometer entlang des Meeresrückens aus. Nach Einschätzung der Forscher deutet dieses Muster auf einen Magmagang hin – aufsteigendes Magma, das sich seitlich durch die Erdkruste drückt und diese auseinanderzieht.
Absenkung um 4,2 Meter in sechs Tagen
Besonders eindrucksvoll war die Reaktion des Meeresbodens. Ein Druckmessgerät am Grund registrierte, dass der Boden zunächst innerhalb von weniger als einer Stunde um rund 1,2 Meter absackte. In den folgenden Tagen setzte sich die Bewegung fort – am Ende summierte sich die Absenkung auf insgesamt 4,2 Meter innerhalb von sechs Tagen. Nach Auffassung des Forschungsteams spricht vieles dafür, dass sich unter dem Rücken ein flaches Magmareservoir rasch entleert hat. Wenn Magma aus einer solchen unterirdischen Kammer in Risse und Spalten abfließt oder an die Oberfläche gelangt, verliert der Untergrund an Volumen – der darüberliegende Meeresboden sackt ab. Ein ähnlicher Mechanismus ist von Vulkangebieten an Land bekannt, auf dem tiefen Ozeanboden konnte er bislang aber nicht in dieser Genauigkeit erfasst werden.
Seitliche Verschiebungen und aseismische Bewegung
Gleichzeitig registrierten akustische Transponder starke seitliche Bewegungen des Untergrunds. Einige Messlinien verlängerten sich um mehr als einen Meter, andere verkürzten sich deutlich. Für die Forscher ist das ein Hinweis darauf, dass mehrere Prozesse gleichzeitig abliefen: Das aufsteigende Magma öffnete die Erdkruste, ein unterirdischer Bereich zog sich zusammen, und zudem bewegten sich Verwerfungen am Rand des Tals. Bemerkenswert ist dabei, dass ein erheblicher Teil dieser Verformung offenbar nicht allein durch klassische Erdbeben geschah. Die Studie legt nahe, dass große Teile der Bewegung aseismisch verliefen – also ohne starke, schlagartige Brüche, wie sie üblicherweise bei Erdbeben auftreten. Genau das könnte erklären, warum an mittelozeanischen Rücken oft weniger seismische Aktivität registriert wird, als die tatsächliche Dehnung der Erdkruste vermuten lässt.
Lavafelder und hydroakustische Signale
Auch an der Oberfläche des Meeresbodens hinterließ das Ereignis deutliche Spuren. Wiederholte Kartierungen zeigten große neue Lavafelder. An manchen Stellen erreichten die frischen Ablagerungen Ausmaße von mehr als 90 Metern. Das Gesamtvolumen der ausgetretenen Lava schätzen die Forscher auf etwa 148 bis 160 Millionen Kubikmeter. Hinweise auf den Zeitpunkt des Ausbruchs lieferten nicht nur die Verformungsmessungen, sondern auch Temperaturanstiege in Bodennähe und tausende hydroakustische Signale. Solche Impulse entstehen, wenn heiße Lava mit Meerwasser in Kontakt kommt. Den Daten zufolge dürfte der eigentliche Ausbruch etwa 16 Tage gedauert haben.
Auswirkungen auf benachbarte Störungen
Die Folgen beschränkten sich nicht auf das Spreizungssegment selbst. Kurz nach der Magmaausbreitung wurde auch Aktivität an benachbarten Transformstörungen registriert – große seitlich versetzte Bruchzonen des Ozeanbodens. Dort kam es zu weiteren kräftigen Erdbeben, darunter ein Beben der Stärke 5,9. Die Forscher gehen davon aus, dass die Magmabewegung Spannungen auf diese benachbarten Störungen übertragen und sie dadurch aktiviert hat. Angesichts der massiven Verschiebungen war auffällig, dass die Erdbeben verhältnismäßig mild ausfielen. Auswertungen der Mikrofonaufnahmen ergaben, dass die Gesteinsplatten weitgehend lautlos aneinander vorbeiglitten.
Bedeutung für die Forschung
Die Bedeutung der Beobachtung reicht weit über dieses einzelne Ereignis hinaus. Nach Berechnungen des Teams könnte die bei dem Ausbruch freigesetzte Dehnung jener Spannung entsprechen, die sich über fast vier Jahrzehnte Plattenbewegung aufgebaut hatte. Mit anderen Worten: Der Ozeanboden entlädt seine Spannungen womöglich nicht kontinuierlich, sondern in seltenen, dafür umso heftigeren Schüben. Für die Forschung ist das ein Durchbruch. Zwar wurden untermeerische Vulkanausbrüche und Deformationen des Ozeanbodens schon früher untersucht. Doch die Aufzeichnung der Verschiebung kaum zwei Monate nach der aufwendigen Platzierung der Aufnahmegeräte war ein „Glücksfall“, so die Forscher.
