Am Abend des 26. April 2024 wurde ein Forschungsteam zufällig Zeuge eines spektakulären Vorgangs: Der Meeresboden im südlichen Indischen Ozean begann zu beben. Zunächst registrierten Unterwassermikrofone mehrere kleinere Erschütterungen. Wenig später folgte ein Erdbeben der Stärke 4,9. Dann wanderten Beben in rascher Folge entlang eines tiefen Grabens – erst in die eine, anschließend in die entgegengesetzte Richtung. Was sich tausende Meter unter der Wasseroberfläche abspielte, war vermutlich die Entstehung neuer Erdkruste.
Das internationale Forschungsteam hatte außergewöhnliches Glück: Nur zwei Monate zuvor waren am Südostindischen Rücken Messgeräte installiert worden. Dadurch konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Ereignis mit Unterwassermikrofonen, Drucksensoren und akustischen Entfernungsmessern verfolgen. Nach Angaben des Teams handelt es sich um die erste direkte Beobachtung eines solchen Spreizungsereignisses, bei der all diese Verfahren gleichzeitig zum Einsatz kamen. Die Ergebnisse sind im Fachmagazin Nature erschienen.
Eine Nahtstelle des Planeten
Mittelozeanische Rücken sind gewaltige Gebirgssysteme am Grund der Ozeane. Insgesamt ziehen sie sich über rund 65.000 Kilometer durch die Weltmeere. An diesen Nahtstellen bewegen sich Erdplatten voneinander weg. Heißes Material steigt aus dem Erdmantel auf, schmilzt teilweise und bildet neue ozeanische Kruste. Im Jahresmittel geht es dabei oft nur um einige Zentimeter.
Das klingt nach einem langsamen, gleichmäßigen Prozess. Tatsächlich aber scheint der Meeresboden nicht kontinuierlich wie ein auseinandergezogenes Förderband zu wachsen. Die neue Untersuchung zeichnet ein anderes Bild: Jahrzehntelang kann sich Spannung aufbauen, bevor sie sich innerhalb weniger Stunden oder Tage schlagartig entlädt.
Der beobachtete Abschnitt liegt nahe den Inseln Amsterdam und Saint-Paul, ungefähr zwischen der Antarktis und Australien. Dort driften die Platten mit rund 6,3 Zentimetern pro Jahr auseinander. Das Forschungsteam hatte 15 akustische Messstationen am Meeresboden verteilt. Diese bestimmten regelmäßig ihre Abstände zueinander. Ein Druckmesser registrierte, ob sich der Boden hob oder senkte. Hydrofone lauschten nach Erdbeben und anderen Geräuschen im Wasser.
Magma rast durch einen unterirdischen Spalt
Die Erdbeben des 26. April breiteten sich mit ungewöhnlicher Geschwindigkeit entlang des Rückens aus. Aus der Wanderung der Erschütterungen schließen die Forschenden, dass Magma einen Riss im Gestein aufdrückte. Solche steil stehenden Magmagänge werden als Dykes bezeichnet.
Zunächst bewegte sich der Magmagang nach Südosten. Danach verlagerte sich die Aktivität nach Nordwesten. Die ermittelte Geschwindigkeit lag bei etwa zwei bis drei Metern pro Sekunde – ungefähr im Tempo eines schnell laufenden Menschen und deutlich schneller als bei vielen zuvor untersuchten Ereignissen dieser Art. Möglicherweise erschwerte die Form des Meeresbodens eine weitere Ausbreitung nach Südosten, sodass das Magma den günstigeren Weg in die Gegenrichtung nahm.
Während sich der Riss verlängerte, geschah unmittelbar unter den Messgeräten etwas noch Auffälligeres: Der Boden des Tiefseegrabens sackte ab.
Innerhalb von nur 37 Minuten senkte er sich um etwa 1,2 Meter. Nach sechs Tagen waren es insgesamt 4,2 Meter. Rund 83 Prozent dieser Absenkung fanden in den ersten 16 Stunden statt. Die wahrscheinlichste Erklärung: Eine flache, linsenförmige Magmaansammlung einige Kilometer unter dem Meeresboden entleerte sich. Das Magma floss aus diesem Reservoir in den neu entstehenden Gang und schließlich bis zur Oberfläche.
Vereinfacht gesagt verhielt sich der Untergrund wie ein teilweise geleerter Luftballon: Während Magma entwich, verlor das darüberliegende Gestein seine Stütze und sank nach unten.
Bis zu 160 Millionen Kubikmeter Magma
Die Instrumente nahmen das Magma nicht direkt wahr. Sie zeichneten jedoch mehrere verräterische Signale auf. Schon am späten Abend stieg die Wassertemperatur nahe dem Meeresgrund. Wenig später registrierten die Hydrofone tausende kurze, energiereiche Schallimpulse. Solche sogenannten H-Wellen entstehen vermutlich, wenn sehr heißes Magma mit kaltem Meerwasser in Kontakt kommt.
Mehr als 2.150 dieser Ereignisse wurden bis zum 12. Mai aufgezeichnet. Daraus folgert das Team, dass die Haupteruption rund 16 Tage dauerte.
Bei einer erneuten Vermessung im Jahr 2025 entdeckten die Forschenden ausgedehnte neue Lavafelder. Einige Ablagerungen waren mehr als 90 Meter dick, das größte zusammenhängende Feld erstreckte sich über rund vier Kilometer. Das Gesamtvolumen der frischen Lava wird auf 148 bis 160 Millionen Kubikmeter geschätzt.
Das entspricht ungefähr dem Volumen eines Würfels mit mehr als einem halben Kilometer Kantenlänge.
Der größte Teil der Bewegung blieb geräuschlos
Die wichtigste Erkenntnis der Studie betrifft jedoch nicht allein die Lava. Gleichzeitig bewegten sich auch große Bruchlinien an den Seiten des Tiefseegrabens. Auf einer Seite entfernten sich die Messstationen um mehr als einen Meter voneinander, auf der anderen rückten sie zusammen.
Um zu rekonstruieren, was unter dem Meeresboden geschehen war, berechnete das Team zehn Millionen mögliche Kombinationen aus Magmareservoir, Magmagang und Verwerfung. Rund 2.200 Modelle konnten die gemessenen Bewegungen ausreichend gut erklären.
Dabei stießen die Forschenden auf ein scheinbares Missverhältnis: Die gemessene Verschiebung der Bruchzonen war viel größer, als es die Stärke der aufgezeichneten Erdbeben erwarten ließ. Nach einer Schätzung wurden nur etwa 24 Prozent der Bewegung durch Erdbeben freigesetzt. Rund 76 Prozent erfolgten aseismisch – das Gestein glitt also, ohne dabei starke seismische Wellen zu erzeugen.
Das könnte ein lange bekanntes Rätsel erklären. An mittelozeanischen Rücken bewegen sich die Platten vergleichsweise schnell auseinander. Trotzdem registrieren weltweite Erdbebenkataloge dort weniger seismische Energie, als aufgrund dieser Bewegung zu erwarten wäre. Ein Teil der vermeintlich „fehlenden“ Aktivität könnte schlicht geräuschlos ablaufen.
Ein Ereignis setzt Jahrzehnte der Dehnung frei
Die Magmabewegung blieb zudem nicht auf den eigentlichen Rücken beschränkt. Kurz nachdem der Gang seine Ausbreitung nach Nordwesten beendet hatte, setzten Erdbeben an zwei angrenzenden Bruchzonen ein. An der Amsterdam-Bruchstelle ereignete sich unter anderem ein Beben der Stärke 5,9. Modellrechnungen zufolge veränderte die eindringende Lava die Spannungen im umliegenden Gestein so, dass die benachbarten Bruchstellen aktiviert wurden.
Insgesamt setzte das Ereignis nach Schätzung der Forschenden eine Dehnung frei, die an diesem Abschnitt normalerweise etwa 40 Jahre dauert.
Damit erscheint die Entstehung von Meeresboden als Wechsel zwischen langen Ruhephasen und kurzen geologischen Wachstumsschüben: Lava steigt auf, presst das Gestein auseinander und die Lava erstarrt zu neuer Kruste.
Präzise Messungen – aber offene Fragen
Ganz ohne Unsicherheiten kommt die Rekonstruktion nicht aus. Durch die Erdbeben kippten einige der akustischen Messstationen. Gleichzeitig veränderte das erwärmte Wasser die Schallgeschwindigkeit und erschwerte die Entfernungsmessungen. Das Team berücksichtigte diese Effekte in seinem Bericht.
Die Kombination der verschiedenen Messverfahren liefert dennoch einen außergewöhnlich detaillierten Blick auf einen Prozess, der sonst verborgen in mehreren Kilometern Wassertiefe abläuft. Während Menschen an Land nichts davon bemerkten, senkte sich der Meeresboden, Lava raste durch kilometerlange Spalten und ein Stück des Planeten wurde neu geformt.
Die Erde wächst nicht langsam und gleichmäßig. Manchmal holt sie Jahrzehnte in wenigen Tagen nach.