John Tarduno und Rory Cottrell von der University of Rochester, David Scholl von der Stanford University und Thorvaldur Thordarson von der University of Hawaii sorgten zusammen mit anderen Geowissenschaftler im Jahr 2003 für ein schweres „Erdbeben“ in der Geologie und speziell bei der Theorie der Plattentektonik.

ODP-Bohrschiff Joides Resolution © ODP

An Bord des Forschungsschiffes Joides Resolution hatten sie während einer zweimonatigen Expedition im Rahmen des International Ocean Drilling Programms (ODP) Bohrungen an uralten Lava-Strömen des Emporer-Rückens vorgenommen. Bei der anschließenden Untersuchung der Bohrkerne kamen sie zu dem Schluss, dass der Hot Spot, der für die Entstehung der Hawaii-Emporer-Kette verantwortlich ist, nicht - wie bisher angenommen - ortsstabil ist, sondern seine Lage im Laufe der Erdgeschichte dramatisch verändert hat.

„Unsere Forschungsarbeiten haben ergeben, dass der Hawaii Hot Spot in der Zeit zwischen 81 und 47 Millionen Jahre vor heute während der späten Kreidezeit und dem Beginn des Tertiärs nach Süden gewandert ist“, sagt der Stanforder Geologe David Scholl. Mit einem Tempo von rund 44 Millimeter jährlich ist der Hot Spot dabei nach Meinung der Forscher jährlich gedriftet. „Die Entdeckung von beweglichen Magmenpilzen macht es nötig, einige der grundlegenden Annahmen wie der Erdmantel funktioniert neu zu überdenken“, sagt dazu John Tarduno von der University of Rochester.

Magnetkristalle belegen Hot Spot-Wanderung
Die Wissenschaftler haben im Rahmen ihrer Studie geochemische Analysen von Lavaproben gemacht, um herauszufinden, wo und wann diese entstanden sind. Das Alter wurde mit radiometrischen Messungen bestimmt.

Der Hot Spot-Wanderung auf die Spur kamen die Forscher durch kleine Magnetkristalle im Lavagestein. Wenn Magma entsteht, registriert das magnetische Mineral das Erdmagnetfeld wie ein Kompass. Wenn die Lava später abkühlt und zu festem Stein wird, bleiben die Einstellungen dieses Kompass erhalten. Doch nicht nur das, auch die Informationen darüber auf welchem Breitengrad sie sich gebildet haben, können Wissenschaftler aus der Stellung der Nadeln herauslesen. Wie die Untersuchung von Bohrproben von verschiedenen Stellen des Emperor-Rückens ergab, stimmte die Ausrichtung der Magnetminerale keineswegs - wie es bei einem fixierten Hot Spot zu erwarten gewesen wäre - überein, sondern unterschied sich deutlich.

Die ermittelte Magnetisierung der Lava, die nahe des Aleutengrabens durch Tiefseebohrungen ermittelt wurde, legt nahe - so die Forscher um John Tarduno -, dass dieses Gestein vor rund 80 Millionen Jahren oberhalb des 30. nördlichen Breitengrades produziert wurde – rund 1.600 Kilometer von der Stelle entfernt, wo sich Big Island Hawaii und der Hot Spot heute befinden.

“Stille“ Kontroverse
„Der einzige Schluss den diese Ergebnisse zulassen, ist dass die Pazifische Platte sich damals eine zeitlang kaum bewegt hat, während der Mantle Plume gleichzeitig nach Süden wanderte“, kommentiert Rory Cotrell von der University of Rochester die Ergebnisse und weiter: „Irgendwann vor rund 45 Millionen Jahren kam der Hot Spot dann zum Stillstand und die Bewegung der Platte setzte ein.“

„Warum der Hot Spot aufhörte nach Süden zu marschieren, und ob dies in irgendeinem Zusammenhang mit der plötzlichen Wanderungsbeginn der Pazifischen Platte steht wissen wir noch nicht“, sagt John Tarduno. Und weiter: „Schon seit 30 Jahren gibt es unter Wissenschaftlern eine „stille Kontroverse“ über die Bewegung von Hot Spots. Einige Forscher waren schon immer der Meinung, dass die gängige Theorie in sich nicht stimmig ist. Diese Studie gibt Antworten auf viele offene Fragen…“