Expedition zum Ursprung eines Riesen unter Wasser

Das Arbeitsgebiet liegt fernab jeder Küste: Mitten im Nordpazifik, zwischen Japan und Nordamerika, verbirgt sich mehrere Kilometer unter der Wasseroberfläche ein gewaltiges vulkanisches Plateau – das Hess Rise, benannt nach Harry Hammond Hess (1906-1969), einem US-amerikanischen Geologen, der die Formation in den 1940er-Jahren entdeckt hat. Es misst mehr als 1000 Kilometer von West nach Ost. Doch trotz seiner enormen Ausdehnung weiß man bislang noch sehr wenig darüber. Eine Frage, die unbeantwortet ist, ist die nach seiner Entstehung vor rund 100 Millionen Jahren: Entstand das Hess Rise entlang einer wandernden „Triple Junction“, also eines Zusammentreffens von drei tektonischen Platten? Bildete es sich direkt an einem damaligen Spreizungszentrum, an dem neue ozeanische Kruste entstand? Oder wurde das Plateau unabhängig von Plattengrenzen durch einen sogenannten Mantelplume erzeugt, einen Aufstrom heißen Materials aus dem tiefen Erdmantel?

Die Antwort auf diese Frage will die Expedition „Hess Evolution“ liefern. Diese Fahrt mit dem deutschen Forschungsschiff SONNE teilt sich in zwei Fahrtabschnitte: Auf dem ersten Abschnitt unter der Leitung von Dr. Anke Dannowski ist es in den vergangenen viereinhalb Wochen um geophysikalische Fragen wie die Tiefenstruktur des Plateaus gegangen. An diesem Wochenende hat nun die wissenschaftliche Crew auf Honolulu gewechselt, und die Geologen sind an Bord gegangen.

Fahrtleiter Dr. Jörg Geldmacher, Geochemiker am GEOMAR, hat sein liebstes wissenschaftliches Gerät dabei: Die Kettensackdredge. Damit können auf sehr effektive Weise Gesteinsproben aus großen Tiefen gewonnen werden. „Jede Probe vom Meeresboden ist ein Puzzlestück. An ihrem Alter und ihrer chemischen Zusammensetzung können wir ablesen, wie und unter welchen Bedingungen das Gestein entstanden ist.“

Gesteinsproben aus bis zu 6000 Metern Wassertiefe

An rund 55 Stationen sollen während der Fahrt Gesteine von den Hängen und Rücken des Plateaus geborgen werden, teils aus Wassertiefen von bis zu 6000 Metern. Wieder an Land können die Proben dann geochemisch und isotopengeochemisch untersucht werden. Mithilfe radiometrischer Altersdatierungen können die Forschenden bestimmen, wann einzelne Bereiche des Plateaus entstanden sind. Entscheidend ist dabei, ob die Gesteine ein systematisches Altersmuster zeigen oder ob sie annähernd zeitgleich gebildet wurden.

„Die Altersverteilung über das gesamte Plateau ist ein entscheidender Test für die verschiedenen Entstehungsmodelle“, sagt Geldmacher, „sie verrät uns, ob der Vulkanismus entlang einer tektonischen Struktur wanderte oder ob große Teile des Plateaus in kurzer Zeit entstanden sind.“

Suche nach einer späten Vulkanphase

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf zahlreichen kleineren Vulkankegeln, die auf dem Plateau sitzen. Sie könnten Hinweise auf eine spätere Phase des Vulkanismus liefern, die lange nach der Bildung des eigentlichen Plateaus stattfand. Solche späten vulkanischen Aktivitäten sind auch von anderen ozeanischen Plateaus bekannt. Ihre Ursache ist jedoch bislang ungeklärt. Die neuen Proben sollen zeigen, ob die Vulkankegel jünger sind als das Hauptplateau und aus anderen Magmenquellen gespeist wurden.

„Das Hess Rise ist eines der letzten großen ozeanischen Plateaus, dessen Entstehungsgeschichte noch weitgehend im Dunkeln liegt. Mit den Proben dieser Expedition wollen wir herausfinden, welche Prozesse vor über 100 Millionen Jahren einen der größten Vulkankomplexe unseres Planeten geschaffen haben“, sagt Geldmacher. „In der Erdgeschichte sind solche gewaltigen vulkanischen Ereignisse fast immer mit der Freisetzung von großen Mengen vulkanischer Gase, insbesondere Kohlendioxid, in geologisch kurzer Zeit verbunden. Dies führte oft zu weitreichenden globalen Klimaveränderungen und Massenaussterben und daher können diese Prozesse auch als Analogie für die moderne Klima-Krise angesehen werden.“

Die Antwort auf diese Frage ist von grundlegender Bedeutung für das Verständnis unseres Planeten. Ozeanische Plateaus gehören zu den größten vulkanischen Strukturen der Erde, und das Hess Rise könnte ein Schlüssel sein, um besser zu verstehen, wie gewaltige Mengen Magma innerhalb geologisch kurzer Zeit an die Erdoberfläche gelangen und wie sich die tektonische Entwicklung des Pazifiks vollzogen hat.

Expedition auf einen Blick

Name: SONNE-Expedition SO320/2 „Hess Evolution“
Fahrtleitung: Dr. Jörg Geldmacher
Zeitraum: 19.06.2026-03.08.2026
Start: Honolulu
Ende: Vancouver
Fahrtgebiet: Nordwestpazifik, Hess Rise