Masyw Tamu – podwodny olbrzym. Największy wulkan na Ziemi?

W 2013 roku świat obiegła sensacyjna wiadomość - odkryto największy wulkan na Ziemi. Informacja okazała się jeszcze bardziej fascynująca, gdy pomiary wykazały, że nowy czempion przerasta poprzedniego rekordzistę... 60-krotnie.

Do tej pory sądzono, że największy pojedynczy wulkan na Ziemi to Mauna Loa na Hawajach, którego powierzchnia to ok. 5000 km2. Pomiary głównej części pretendenta do tytułu zamknęły się w okolicach 300 000 km², czyli mniej więcej tyle ile zajmuje powierzchnia Polski (312 tys. km²).

---

Model 3D masywu TamuIODPDomena publiczna

---

Tak przedstawił się światu nauki masyw Tamu, gigantyczne wzniesienie na dnie Oceanu Spokojnego położone ok. 1600 km na wschód od Japonii. Ojcem chrzestnym podwodnego kompleksu został William Sager, amerykański geofizyk, który badał ten region od 1993 roku. Sager nadał mu też obecną nazwę - Tamu to skrót od Texas A&M University, uczelni, która finansowała oceaniczne badania naukowca i jego zespołu.

Analizy ujęte w badaniu z 2013 roku wskazywały, że Tamu powstał ok. 145 milionów lat temu w olbrzymiej erupcji wulkanu na styku 3 płyt tektonicznych. Wyrzut lawy miał trwać relatywnie krótko - "zaledwie" kilka milionów lat, co w skali geologicznej faktycznie nie jest wyjątkowo imponującym wynikiem. Do tej pory sądzono jednak, że tego typu erupcje nigdy nie były możliwe na Ziemi (w przeciwieństwie do innych planet Układu Słonecznego, np. Marsa).

Ze względu na swoje podwodne położenie nie dysponujemy zdjęciami Masywu Tamu. Jedyny znany obecnie obiekt, z którym można go porównać to Olympus Mons - gigantyczny wulkan tarczowy na powierzchni Marsa i jednocześnie najwyższe wzniesienie Układu Słonecznego. Objętość Tamu szacuje się na 75% objętości Olymusa (wymiary poziome obu wypiętrzeń są podobne, jednak marsjański szczyt jest dużo wyższy) /fot. Kevin M. Gill/CC BY 2.0

Hipotezę wulkaniczną zdawały się potwierdzać badania skał pobranych z dna oceanu - cały masyw jest zbudowany z bazaltu, czyli w pewnym (niewielkim) uproszczeniu, zastygłej lawy.

Wulkan nie jest wysoki, ale bardzo szeroki, więc nachylenie stoków jest bardzo łagodne. Gdybyśmy stanęli na jego krawędzi, to mielibyśmy problem z określeniem, w którą stronę nachylony jest stok. Wiemy, że to pojedynczy gigantyczny wulkan stworzony przez lawę wylewającą się z pojedynczego punktu, przez co powstała szeroka struktura podobna do tarczy. Wcześniej tego nie wiedzieliśmy, gdyż tak wielkie płaskowyże są ukryte pod powierzchnią oceanu - komentował Sager tuż po publikacji jego artykułu w Nature Geoscience.

Początkowo jedyną drobną rysę na wielkim odkryciu amerykańskiego zespołu stanowiły pomiary właściwości magnetycznych w obrębie masywu, które nie do końca zgadzały się z przewidywaniami autorów. Trzeba jednak pamiętać, że ówczesne modele nie uwzględniały również gargantuicznych rozmiarów wulkanu, który jednak niezaprzeczalnie wyrastał z oceanicznego dna.

Zespół Sagera nie ukrywał niewygodnych informacji - naukowcy jasno opisali wątpliwości i zaprezentowali wszystkie wyniki, które, choć niejednoznaczne, zdawały się potwierdzać wulkaniczną genezę masywu. Jeśli przyjmiemy, że nauka to stawianie hipotez na podstawie danych i weryfikacja założeń w świetle nowych dowodów to Sager zrobił wszystko "zgodnie ze sztuką".

Nie minęło jednak wiele czasu, aż pojawiły się nowe dowody, które jeszcze raz potwierdziły stare naukowe porzekadło: "więcej wiemy o powierzchni innych planet niż o tym, co kryje się w ziemskich oceanach".

Co jakiś czas pole magnetyczne Ziemi ulega przebiegunowaniu. Ostatnio takie zdarzenie miało miejsce ok. 800 tys. lat temu, jednak w przeszłości dochodziło do nich znacznie częściej - szacuje się, że średni czas między dwoma takimi epizodami to ok. 250 tys. lat.

Skały magmowe zawierają minerały ferromagnetyczne, które w trakcie stygnięcia przyjmują kierunek namagnesowania zgodny z ziemskim polem magnetycznym. Po zmianie kierunku zewnętrznego pola magnetycznego kierunek namagnesowania ferromagnetyków pozostaje bez zmian. Wyniki badań tego zjawiska przedstawione w formie graficznej przypominają kod kreskowy.

"Kod kreskowy" magnetyzmu na Ziemi. Ciemne obszary oznaczają okresy normalnej polaryzacji (tak jak teraz), jasne obszary oznaczają polaryzację odwrotną /fot. Anomie/domena publiczna

Przy założeniu, że sposób i tempo produkcji skorupy jest względnie stabilne, segmenty kodu kreskowego będą dość uporządkowane. Takie wzory zaobserwowano w badaniach masywu Ori, który znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie Tamu. W 2013 roku naukowcy dysponowali bardzo ograniczoną analizą sygnatur magnetycznych tego ogromnego obszaru, jednak rozgłos, jaki przyniosły badania Sagera pozwolił znaleźć hojnych sponsorów, którzy pokryli koszt szczegółowego mapowania. O ile w centralnej części masywu wzory wskazywały na możliwą aktywność wulkaniczną, o tyle bardziej oddalone rejony Tamu zupełnie nie odpowiadały przewidywaniom.

Wniosek? Masyw Tamu tak naprawdę nie jest wulkanem tarczowym. W ten sposób powstało miejsce dla trzech kolejnych hipotez:

• Tamu to struktura hybrydowa łącząca w sobie wulkan i grzbiet śródoceaniczny. 
• Tamu to efekt nakładających się na siebie erupcji kilku wulkanów (i być może fragmentów grzbietu śródoceanicznego). 
• Tamu to kolosalna "narośl", która czterokrotnie przewyższa średnią grubość skorupy oceanicznej (dotychczas nie ustalono, jaki proces mógłby stać za tą anomalią). 

Co najciekawsze, wyniki badań sygnatury magnetycznej wciąż nie pozwalają z całą pewnością wykluczyć pierwotnej hipotezy Sagera, choć stawiają ją pod ogromnym znakiem zapytania.

Dopóki nie uda się uzyskać znacznie więcej szczegółów dotyczących rozmiarów, konkretnej lokalizacji i pochodzenia przepływów lawy, a także dopóki nie zostanie przeprowadzone więcej badań geofizycznych w celu zmapowania podstawowych struktur ukrytych głęboko pod masywem, wszelkie hipotezy tłumaczące proces formowania się Tamu pozostaną co najwyżej częściowo uzasadnionymi spekulacjami.

Czy to duży problem dla nauki? I tak i nie. Z jednej strony można żałować, że mimo gigantycznego postępu technologicznego ostatnich dekad wciąż nie potrafimy określić pochodzenia struktur tak gigantycznych, jak masyw Tamu. Z drugiej jest wielce prawdopodobne, że największe wulkany świata właśnie ze względu na trudne do wyobrażenia rozmiary wciąż pozostają w ukryciu.

Wypada tylko mieć nadzieję, że są to wulkany wymarłe, które swój wybuchowy potencjał wyczerpały setki milionów lat temu.

Źródła: sciencedirect.com; nature.com; nationalgeographic.com; kopalniawiedzy.pl