Uit nieuw onderzoek blijkt dat de massieve, mysterieuze structuur onder Hawaï – wetenschappelijk een mega-ultralagesnelheidszone (mega-ULVZ) genoemd – niet de gesmolten massa is die eerder werd vermoed, maar eerder een dichte, vaste formatie die rijk is aan ijzer. Deze ontdekking verandert fundamenteel ons begrip van hoe vulkanische hotspots zoals Hawaï in stand worden gehouden en biedt ongekende inzichten in het diepe binnenland van de aarde.
De Mega-ULVZ: wat het is en waarom het ertoe doet
Ultralagesnelheidszones (ULVZ’s) zijn enorme gebieden die zich bevinden nabij de mantel-kerngrens van de aarde, ongeveer 2.900 kilometer onder het oppervlak. Ze worden gekenmerkt door dramatisch vertraagde seismische golven, precies de reden waarom ze voor het eerst werden gedetecteerd. Mega-ULVZ’s zijn de grootste van deze zones, die zich over honderden kilometers uitstrekken en vaak in verband worden gebracht met vulkanische hotspots op locaties als Hawaï, IJsland en de Marquesaseilanden.
Dit is van belang omdat deze zones een directe zichtlijn vormen op de samenstelling en het gedrag van de diepe aarde. Door ze te bestuderen, kunnen we niet alleen begrijpen hoe de aarde is ontstaan, maar ook hoe andere planeten evolueren.
Massief ijzer, geen gesmolten slijm
Jarenlang suggereerde een toonaangevende theorie dat mega-ULVZ’s voornamelijk uit gedeeltelijk gesmolten materiaal bestonden. De laatste studie, gepubliceerd op 28 januari in Science Advances, weerlegt dit echter. Onderzoekers onder leiding van Doyeon Kim van Imperial College London gebruikten een nieuwe aanpak die zowel compressie- (P) als schuif- (S) seismische golven combineerde om de mega-ULVZ onder Hawaï te analyseren.
De gegevens wijzen er sterk op dat de structuur overwegend uit massief gesteente bestaat met een hoog ijzergehalte. Volgens Kim: “Omdat het ijzerrijk materiaal is, zal het elektrisch beter geleidend zijn, en dat zal feitelijk de thermische geleiding bevorderen – dus het zal er feitelijk toe bijdragen dat de pluim langer meegaat.”
Implicaties voor vulkanische activiteit en de geschiedenis van de aarde
De vaste, ijzerrijke samenstelling heeft aanzienlijke gevolgen. De hoge thermische geleidbaarheid van ijzer helpt de Hawaiiaanse hotspot te stabiliseren en zorgt voor een langdurige bron van vulkanische activiteit.
Over de oorsprong van de mega-ULVZ blijft discussie bestaan, maar de studie stelt twee hoofdmogelijkheden voor:
- Overblijfselen van de vroege evolutie van de aarde: De structuur kan een overblijfsel zijn van de vorming van de planeet, met name van de kristallisatie van een oude magma-oceaan of herkristalliseerde smeltingen.
- Ondergedompelde oceanische korst: Materiaal dat zich diep in de mantel bevindt, inclusief de waterrijke oceanische korst die door subductiezones naar beneden wordt geduwd, kan bijdragen aan de vorming ervan.
Kim merkt op dat niet alle mega-ULVZ’s hetzelfde zijn, en dat sommige zelfs materiaal kunnen bevatten dat afkomstig is uit de kern van de aarde zelf. De nieuwe analytische aanpak stelt wetenschappers in staat dit soort ULVZ’s over de hele wereld te differentiëren.
“We moeten eerst duidelijk begrijpen wat er op aarde gebeurt, voordat we volledig kunnen begrijpen wat er op andere planeten gebeurt.” – Doyeon Kim
Dit onderzoek gaat niet alleen over Hawaï; het is een cruciale stap in het begrijpen van de planetaire vorming en de dynamiek van het diepe binnenland van de aarde. De samenstelling en het gedrag van deze verborgen structuren zullen ons begrip van de planeet de komende jaren bepalen.
