Der Fuji in Japan und der Kilimandscharo in Tansania, der Mount St. Helens in den USA und Siziliens Ätna – sie entsprechen wahrscheinlich dem Idealbild eines Vulkans. Das Gebilde auf dem Computerbildschirm an Bord des Forschungsschiffes "Sonne" mehr als 500 Kilometer vor der namibischen Küste aber ähnelt diesen Bergen bestenfalls entfernt: Aus dunkelblauen Tiefen steigen zwar Bergflanken in grünen und gelben Farbtönen steil in die Höhe. Das Rot der Gipfelregion erinnert ein wenig an glühende Lava. Nur zeichnet sich in dieser "Höhe" kein Krater ab, sondern es erstreckt sich eine glatte Hochebene. Eine Zahl auf dem Bildschirm verrät, dass darüber noch beinahe 2000 Meter Wasser liegen. Selbstredend wurden die Farben vom Computerprogramm erzeugt. Doch dadurch wird aus dem Tafelberg noch lange kein Bilderbuchvulkan. Dennoch behauptet der Geologe Reinhard Werner vom Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel steif und fest, dass es sich um einen längst erloschenen Vulkan handelt. Mehr noch: "Unter dem Spiegel der Weltmeere könnten sich noch rund eine Million weiterer Vulkane verbergen", schätzt der Forscher.

Satellitenbild des Arno-Atolls in den Marshallinseln
© NASA/GSFC/METI/Japan Space Systems, and U.S./Japan ASTER Science Team
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Wenn tropische Vulkane im Meer versinken, zeugen noch lange Zeit danach Atolle von ihrer Existenz – wie hier das Arno-Atoll der Marshallinseln.

Ein Blick auf Karten vom Meeresgrund untermauert diese Vermutung rasch. Nicht nur im Atlantik, überall in den Weltmeeren tauchen dort jede Menge einzelne Berge und ganze Gebirgszüge auf. Wohl die meisten von ihnen haben eine lange Geschichte hinter sich, die mit aufsteigendem Magma beginnt, das schließlich aus dem Untergrund dringt. Das beweisen auch die Proben, die Reinhard Werner und seine Kollegen weit vor der Küste Namibias von einem Walvis-Rücken genannten Gebirgszug aus einigen tausend Metern Wassertiefe geholt haben: viele dunkle Brocken, die eindeutig vulkanischen Ursprungs sind.

Am Walvis-Rücken ist die Aktivität längst erloschen, die Lavaproben von dort sind etliche Millionen Jahre alt – ein gängiges Bild bei vielen Unterwasservulkanen. Erst ein Blick auf die lange Geschichte dieser Tiefseeberge erklärt die überraschende Form des Tafelbergs vor der Küste Namibias – und vieler weiterer Feuerberge in den Weltmeeren.

Unruhe in der Tiefsee

So entstand nordöstlich von Neuseeland eine ganze Kette von Unterwasservulkanen, als sich die gigantische Pazifische unter die Australische Platte schob. In der Pazifikplatte steckt reichlich Wasser, das in der Tiefe aus dem sich aufheizenden Gestein austritt und in den heißen Erdmantel übergeht, in den die Platte inzwischen eintaucht. Dadurch schmilzt ein Teil des Mantelgesteins auf, Magma entsteht und beginnt durch die darüberliegende Erdkruste hochzusteigen. Erreicht dieses Magma den Meeresgrund, bricht dort unter Wasser ein Vulkan aus. Das passiert an etlichen Stellen entlang der rund 2500 Kilometer langen Linie, an der die Pazifikplatte zwischen Neuseeland und südlich der Samoainseln abtaucht.

Dort beobachten Geowissenschaftler wie Cornel de Ronde vom Geoforschungsinstitut GNS in Neuseeland schon lange die Aktivitäten des Vulkans Monowai, der rund 400 Kilometer südwestlich von Tonga aus 2000 Meter Tiefe bis nahe an die Wasseroberfläche reicht. Verschiedene Schiffe hatten diesen Vulkan bereits 1998, 2004 und 2007 mit Schallwellen aus ihren sehr präzisen Echolotgeräten vermessen. 2011 hatte auch die "Sonne" den Berg genau kartiert. Jedes Mal erhielten die Forscher eine neue Karte vom Gipfel des Vulkans, die sich erheblich vom Relief der vorherigen Messung unterschied. Selbst zwischen zwei Messungen des Schiffs am 14. Mai und Anfang Juni 2011 lag der Meeresboden an einer Stelle plötzlich 72 Meter tiefer. Offensichtlich hatten heftige Eruptionen die Landschaft unter Wasser zwischenzeitlich umgestaltet.

Bora Bora
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Bora Bora ist der Inbegriff von Südseeromantik – die Entstehung der Insel war allerdings durchaus gewalttätig. Denn die Berge Bora Boras sind die letzten Überreste eines alten Vulkans aus der Tiefsee, der bis über die Meeresoberfläche aufstieg und nun langsam wieder in der Tiefe versinkt.

Empfindliche Messgeräte an Bord der "Sonne" und auf den Cook-Inseln hatten diese Ausbrüche auch registriert. Als Reinhard Werner und seine Kollegen aber am 1. Januar 2013 gegen 9 Uhr auf einer weiteren Forschungsfahrt mit dem Fächerecholot der "Sonne" die nächsten Karten des Vulkans erstellen wollten, fanden sie sich plötzlich mitten in einer Eruption wieder, die sie sogar auf Video aufzeichneten. "Wir hörten plötzlich Geräusche wie Kanonenschläge unter Wasser, und die Wasseroberfläche hob sich mehrmals wie bei der Explosion von Unterwasserbomben", erinnert der Forscher sich. 50 Meter unter dem Kiel war der Monowai wieder ausgebrochen. Als die Schockwelle dieser Eruption nach oben donnerte und ausgeschleuderte Vulkanasche das Wasser viele Meter seitlich von der "Sonne" verfärbte, brachen Fahrtleiter und Kapitän die Vermessung aus Sicherheitsgründen sofort ab, und das Schiff vergrößerte den Abstand zum ausbrechenden Vulkan schnell.

Die höchsten Berge der Erde

Am Walvis-Rücken erreichen solche Schockwellen die Wasseroberfläche längst nicht mehr. Dort sind die Vulkane seit vielen Millionen Jahren erloschen. Zudem taucht in dieser Region keine Erdplatte in die Tiefe, sondern gleitet über eine Stelle im Erdinneren hinweg, die Geoforscher Hotspot nennen. Tief aus dem Erdinneren steigt an diesen Stellen heißes Gestein ähnlich wie eine feste, aber schwer verformbare Knetmasse in die Höhe. Ein solcher Hotspot kann bis zu 200 Kilometer Durchmesser haben und schmilzt sich wie ein Schweißbrenner durch die feste Erdkruste.

Auch dort fließt Lava aus dem Untergrund, die sich als dicke Schicht und unter bestimmten Bedingungen manchmal auch in langen Schläuchen über den Tiefseegrund schiebt, so dass der neu entstandene Unterwasservulkan langsam in die Höhe wächst. Strömt lange genug Magma aus dem Erdinneren Richtung Meeresgrund, durchbricht der Vulkan unter Umständen den Meeresspiegel. Solche Inselvulkane können zu richtigen Giganten wachsen, die höher als der Mount Everest werden. Während dieser etwas weniger als 9000 Meter über seine weitere Umgebung aufragt, misst die Hawaii-Hauptinsel vom Meeresgrund bis zum Gipfel des Hotspotvulkans rund 10 000 Meter.

Die Erdplatte wandert in dieser Zeit weiter, und irgendwann verliert der Vulkan seine Verbindung zum Hotspot. Der Nachschub an Magma bleibt aus, das Wachstum stoppt. Regenfälle waschen mit der Zeit immer mehr Material vom Krater und den Hängen ab und schwemmen es nach unten. An den Küsten nagen die Wellen, der erloschene Vulkan schrumpft. Dabei flacht der Gipfel immer weiter ab. Am Ende entsteht aus ihm eine Ebene, wie sie die Computerbildschirme der "Sonne" mit den Tafelbergen des Walvis-Rückens zeigen. Etliche Kilometer von diesem erloschenen Vulkan entfernt schmilzt sich der Hotspot erneut durch die Erdkruste, ein neuer Vulkan bricht aus, und die Geschichte wiederholt sich. Mit der Zeit entsteht so eine lange Kette von Vulkanen, die Geologen "Hotspot-Spur" nennen – es gibt sie in allen Weltmeeren.

Ein Vulkan sinkt ab

Das heiße Gestein des Hotspots lässt nicht nur Vulkane ausbrechen, sondern braucht auch mehr Platz und wölbt daher die Erdkruste auf. Ist die Erdplatte weitergewandert, versiegt nicht nur der Nachschub an Magma, sondern es verringert sich auch der Wärmefluss aus der Tiefe. "Die Erdkruste kühlt ab, senkt sich wieder, und die erloschenen Vulkane versinken mit der Zeit unter dem Meeresspiegel", erklärt Geomar-Forscher Reinhard Werner. Diese Berge tief unter Wasser entdecken Wissenschaftler daher normalerweise nur, wenn sie den Meeresgrund zum Beispiel mit einem Fächerecholot kartieren.

Sonaraufnahme eines Tiefseevulkans
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Die meisten Vulkane in den Ozeanen verbergen sich in der Tiefsee, denn nur wenige schaffen es bis zur Oberfläche oder verschwanden bereits wieder im Wasser. Die versteckten Feuerberge spüren Forscher heute mit Echolot und Sonar auf – wie den West-Mata-Vulkan am Tongagraben im Pazifik: Sein Gipfel befindet sich in mehr als 1000 Meter Tiefe.

Damit ist die Geschichte der Tafelberge unter Wasser aber noch nicht ganz erzählt. In warmen Regionen der Weltmeere beginnen an den Unterwasserhängen der Inselvulkane bald Korallen zu wachsen. Sinkt die Erdkruste mitsamt Vulkan und Korallenriff an seinen Hängen ab, wachsen die Korallen nach oben, um weiter Sonnenlicht einfangen zu können, das die winzigen Algen in ihrem Inneren zum Leben brauchen. Verschwindet der Vulkan völlig unter Wasser, bleibt nur das Korallenriff übrig. "So sind fast alle Korallenatolle der tropischen Meere entstanden", erklärt Werner einen Zusammenhang, den bereits Charles Darwin auf seiner Expedition mit dem Forschungsschiff "Beagle" zwischen 1831 und 1836 herausgefunden hatte. Was der Geologe und spätere Vater der Evolutionstheorie damals noch nicht wissen konnte: Wachsen die Korallen langsamer, als die Erdkruste absinkt, tauchen auch diese Atolle ab. Das helle Gestein, das die Forscher von den Tafelbergen des Walvis-Rückens an Bord der "Sonne" geholt haben, sind also die Reste eines ehemaligen Korallenriffs.

Eine seltene Ausnahme bildet dagegen Island: Die Insel ist Teil des Mittelatlantischen Rückens – einer Spreizungszone der Erdkruste, entlang der stetig neuer Meeresboden entsteht und dabei die Erdplatten auf beiden Seiten auseinanderdrückt. Doch nur in seltenen Ausnahmen wachsen diese Vulkane wie in Island auch über den Meeresspiegel. Prinzipiell ist die Geschichte vieler Unterwasservulkane aber noch völlig unbekannt, und Überraschungen sind nicht ausgeschlossen. So entdeckten Geologen erst vor wenigen Jahren, dass das Tamu-Massiv im nordwestlichen Pazifik, rund 1500 Kilometer vor der Küste Japans, womöglich ein riesiger alter Vulkan sein könnte: Die Dimensionen des Massivs sprengten alles bisher Bekannte. Demnach bedeckt der Schildvulkan eine Fläche von 300 000 Quadratkilometern – das entspricht der Fläche Großbritanniens und Irlands zusammen –, und der Vulkan hat eine "Höhe" von geschätzten 30 Kilometern. Allerdings verbirgt sich der größte Teil davon in der Tiefe: Das immense Gewicht des Feuerbergs drückt das Gebiet sehr tief in den Erdmantel; seine Wurzel liegt weit unten in der ozeanischen Kruste. Vom Meeresgrund ragt er allerdings immer noch 4000 Meter in die Höhe, wobei sich zwischen Gipfel und Ozeanoberfläche weitere zwei Kilometer Wassersäule befinden. Wissenslücken wie diese wollen Geologen schließen, wenn sie auf Forschungsschiffen wie der "Sonne" immer wieder zu diesen rätselhaften Bergen unter Wasser fahren. "Wir wollen schließlich besser verstehen, wie unsere Erde funktioniert", meint Reinhard Werner.