En bergskedja med en total längd av 65, 000 kilometer går genom alla hav. Det markerar gränserna för tektoniska plattor. Genom springan mellan plattorna, material från jordens inre kommer fram, bildar nytt havsgolv, bygga upp undervattensberg och sprida plattorna isär. Väldigt ofta, dessa medelhavsryggar beskrivs som en enorm, långsträckt vulkan. Men denna jämförelse är bara delvis korrekt, eftersom materialet som bildar den nya havsbotten inte alltid är magmatiskt. På vissa spridningscentraler, material från jordens mantel når ytan utan att smälta. Procentandelen havsbotten som bildas av detta material har tidigare varit okänd.

Forskare från universiteten i Kiel (Tyskland), Austin, Texas, U.S.) och Durham (Storbritannien) har nu publicerat data i den internationella tidskriften Naturgeovetenskap den där, för första gången, möjliggöra en detaljerad uppskattning av hur mycket havsbotten som bildas av mantelmaterial utan magmatiska processer. "Detta fenomen förekommer särskilt där havsbotten sprider sig i steg om mindre än två centimeter per år, " förklarar Prof. Dr. Ingo Grevemeyer från GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, huvudförfattare till studien.

En av dessa zoner ligger i Cayman Trough söder om ön Grand Cayman i Karibien. 2015, forskarna använde det tyska forskningsfartyget METEOR för att seismiskt undersöka havsbotten. Ljudsignaler som skickas genom berg och sedimentlager reflekteras och bryts på olika sätt av varje lager. Sten som har smält och stelnat på havsbotten har en annan signatur i den seismiska signalen än sten från jordens mantel som inte har smälts.

Men forskarna hade ett problem:Kontakt med havsvattnet förändrar mantelbergarna. "Efter denna process, serpentinisering, mantelbergarter är knappt särskiljbara från magmatiska bergarter i seismiska data, säger professor Grevemeyer. Tills nu, mantelberget på havsbotten kunde endast upptäckas genom att ta prover direkt från havsbotten och analysera dem i laboratoriet. "Men på det sättet, du får bara information om en liten fläck. Storskalig eller till och med djupgående information om havsbottens sammansättning kan inte uppnås, säger Grevemeyer.

Dock, under expeditionen 2015, laget använde inte bara energin från vanliga ljudvågor – det upptäckte också så kallade skjuvvågor, som endast förekommer i fasta material. De kunde registreras mycket tydligt tack vare ett smart urval av mätpunkter.

Från förhållandet mellan hastigheten för båda typerna av vågor, forskarna kunde skilja mantelmaterial från magmatiskt material. "Så vi kunde för första gången bevisa med seismiska metoder att upp till 25 procent av den unga havsbotten inte är magmatisk vid det ultralångsamma spridningscentrumet i Cayman-tråget, säger Ingo Grevemeyer.

Eftersom det finns liknande spridningscentra i andra regioner, såsom Arktis eller Indiska oceanen, dessa resultat har stor betydelse för den allmänna uppfattningen om havsbottens globala sammansättning. "Detta är relevant, om vi vill skapa globala modeller för samspelet mellan havsbotten och havsvatten eller om processer av plattektonik, sammanfattar professor Grevemeyer.