Neue Theorie: Yellowstone wird von Mantelwind angetrieben

Supervulkane gehören zu den gewaltigsten Naturphänomenen der Erde. Ein einziger Ausbruch kann mehr als 1.000 Kubikkilometer Magma, Gestein und Asche ausstoßen – genug, um das globale Klima für Jahre zu beeinflussen. Lange dachten Forschende, dass solche Vulkane von tiefen Gesteinssäulen angetrieben werden, die aus der Nähe des Erdkerns aufsteigen. Doch eine neue Studie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften zeigt: Der Motor von Yellowstone und anderen Supervulkanen könnte ein breiter, horizontaler „Mantelwind“ sein.

Der Mantelwind ist eine langsame, aber mächtige Strömung von heißem Gestein im oberen Erdmantel, der sogenannten Asthenosphäre. Diese Schicht liegt direkt unter der festen Erdkruste und ist mehrere hundert Kilometer dick. Anders als ein Wind in der Atmosphäre bewegt sich das Gestein hier nur wenige Zentimeter pro Jahr – über Jahrmillionen aber über Tausende von Kilometern. Das Team um Zebin Cao vom Institut für Geologie und Geophysik in Peking hat ein detailliertes 3D-Modell des westlichen Nordamerikas erstellt. Es simuliert, wie sich die Erdkruste und der darunter fließende Mantel heute verhalten.

Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Science, zeigen: Der Mantelwind entsteht durch die langsame Verschiebung tektonischer Platten. Vor etwa 100 Millionen Jahren tauchte die Farallon-Platte unter Nordamerika ab – ein Prozess, der bis heute nachwirkt. Die Reste dieser Platte tief unter dem Kontinent erzeugen eine ostwärts gerichtete Strömung im Mantel. Diese Strömung transportiert heißes Gestein Richtung Yellowstone. Dort wird das Material unter der dicken Erdkruste nach unten gezogen, was zu einer Druckentlastung führt – ähnlich wie beim Öffnen einer Sodaflasche. Dadurch schmilzt das Gestein und bildet Magma.

Diese Entdeckung stellt die bisherige Theorie in Frage, dass Yellowstone über einer tiefen Mantelfahne sitzt – einem senkrechten Aufstrom aus dem unteren Erdmantel. Stattdessen speist sich der Vulkan aus einer flacheren, horizontalen Quelle. Das Modell erklärt auch, warum Supervulkane so lange aktiv bleiben können: Der Mantelwind sorgt für eine stetige Nachlieferung von heißem Material. Zudem formt die Strömung einen schrägen Kanal unter Yellowstone, durch den Magma aufsteigen und sich sammeln kann – ein riesiges Netzwerk aus teilweise geschmolzenem Gestein, das sogenannte Magma-Mush-System.

Die Forschenden betonen, dass ihre Simulation mit unabhängigen geophysikalischen und geochemischen Daten aus der Region übereinstimmt. Die Arbeit liefere die bislang vollständigste Erklärung dafür, wie sich große Magmasysteme unter Supervulkanen bilden. Für die Zukunft könnte das Verständnis dieser Prozesse helfen, die Aktivität von Yellowstone besser zu überwachen – auch wenn ein Ausbruch in absehbarer Zeit als unwahrscheinlich gilt.