Nad południowym Pacyfikiem rozciąga się przepiękne, bezchmurne i błękitne niebo. Do krańców horyzontu widać tylko wodę, która nagle zaczyna bulgotać. Z jej głębin wyłaniają się czerwone płomienie a ona sama zmienia kolor na zielony. Na grzbietach wzburzonych fal płynie czarny popiół a w powietrzu roznosi się wstrętny zapach siarkowodoru. Uczeni ze statku badawczego „Suroit” mogą obserwować wspaniały spektakl Natury: wybuch podwodnego wulkanu. W obserwatorium geofizycznym Pape- ete na Tahiti sejsmografy po raz kolejny zarejestrowały wstrząsy skorupy ziemskiej. Nie jest to nowość dla pracujących tu geofizyków – wyspy Polinezji należą do aktywnych obszarów wulkanicznych Ziemi. Wybuch podwodnego wulkanu był łatwy do zlokalizowania: 140° dł. zach. i 29° szer. pd. Wulkan Macdonald, który tu się właśnie wznosi z dna morza, jest ostatnim aktywnym ogniwem łańcucha wygasłych już podmorskich wulkanów.
Tylko dzięki przypadkowi świadkami tego wybuchu są naukowcy z Francji i Niemiec, prowadzący teraz badania z pokładu statku badawczego. Gdy kilka dni temu statek ten opuszczał Tahiti udając się na południe, nikt nie przewidywał wybuchu nowego wulkanu. Odkrycie wulkanu Macdonald, wystającego ponad 4000 m nad dnem morza, a mimo to nie sięgającego jego powierzchni, nastąpiło przed 20 laty. Pomiary sejsmiczne pozwoliły na lokalizację działalności wulkanicznej w południowej części wysp Austral, lecz z powodu braku map topograficznych dna nie wiedziano, co dzieje się pod powierzchnią wody. Dopiero przeprowadzenie studiów morfologicznych m.in. za pomocą statku badawczego „Son- ne”, który przez trzy lata krążył pomiędzy wyspami Austral, pozwoliło na opracowanie dokładnej mapy dna morskiego, a tym samym lokalizację wulkanów. Za pomocą echolotu „Seabeam” dno morza zostało systematycznie odwzorowane. Na podstawie czasu, jaki potrzebny jest falom sejsmicznym na wędrówkę do dna morskiego i z powrotem komputer pokładowy obliczał głębokość oceanu i wykreślał trójwymiarowy obraz jego dna.
Efektem tej wyprawy był wniosek, że dokładnie w tym miejscu, w którym geofizycy zanotowali działalność sejsmiczną, istnieje duże wybrzuszenie dna morskiego. Byi to właśnie nasz podwodny wulkan – Macdonald Seamoiint. Takie podwodne góry są od dawna znane geologom – zapis w książce pokładowej HMS „Challenger” dokumentuje odkrycie wulkanów morskich już przed ponad 100 laty, jednak wówczas można było obserwować tylko takie wulkany, które wystawały ponad powierzchnię oceanu. Dzięki nowoczesnej technice badania dna morskiego (np. za pomocą „Seabeam”) w ostatnich latach powstał dokładny obraz dna oceanów. Badania te były potwierdzeniem hipotezy, że głęboko pod powierzchnią wody Ziemia kipi. Długi na dziesiątki tysięcy kilometrów i wysoki na ponad 3000 m środko- wooceaniczny grzbiet górski wygląda jak zespawane miejsce w oceanie. Przez szczeliny jego grzbietu wypływa z wnętrza Ziemi gorący materiał w postaci lawy.
Pasma wulkaniczne na dnie oceanu stanowią rodzaj „fabryki” tworzącej nowe dno morskie. Według teorii tektonicznych płyt, dna morskie są przesuwane w stronę kontynentów jak na taśmociągu. Tam opuszczają się do wnętrza Ziemi, a na grzbietach środkowooceanicznych poprzez napływ lawy tworzy się nowe dno oceanu. Również w znacznej odległości od środkowooceanicznych grzbietów wyzwalana jest aktywność wulkaniczna, wznoszą się tam podwodne wulkany. Czasami ich szczyty wystają ponad powierzchnię wody, ale częściej znajdują się pod nią. Tak jest również w wypadku Macdonalda. Jednak wszystkie te wulkany mają jedną cechę wspólną: nie występują pojedynczo, lecz jak sznur pereł układają się w łańcuch. Wyniki badań skał wskazują na różnice wieku poszczególnych części łańcuchów wulkanów podmorskich. Klasycznym tego przykładem jest łańcuch wysp hawajskich. Gdy wulkan Mounakea na Hawajach o wysokości 4200 m npm jest ciągle aktywny, wulkany na sąsiednich wyspach już dawno wygasły. Im większy jest odstęp od aktywnego do młodszego wulkanu, tym starsze są cząstki podwodnego łańcucha, lecz wszystkie one są geologicznie młodsze od otaczającego je dna oceanu.
Powstawanie tych młodszych, aktywnych wulkanów wyjaśnia teoria płyt tektonicznych. Gorące miejsca na Ziemi, tzw. Hot-Spots są odpowiedzialne za powstanie wulkanicznych wysepek. W nich to właśnie poprzez płaszcz Ziemi przebiła się magma. Oceaniczny „taśmociąg” przesuwa skorupę dna oceanu na południowym Pacyfiku z prędkością 10 cm/rok ponad zakotwiczone w płaszczu Ziemi gorące punkty. Nie zawsze jednak skorupa dna oceanu wędruje w jednakowym kierunku. Gdy nastąpi zmiana w położeniu grzbietu środkowooceanicznego, to kierunek ten zobrazowany jest w postaci łańcuchów podwodnych gór, powstających ponad punktami geotermicznymi. Specjaliści od tektoniki płytowej, poprzez badania współczesnych miejsc występowania takich wysepek, próbują nakreślić ruchy o- ceanów w ich dawniejszych stadiach. Np. w wypadku Wysp Hawajskich kierunek przesuwu dna oceanu zmienił się: łańcuch pokazuje wyraźne zagięcie.
Wróćmy jednak do narodzin jednego z podwodnych szczytów. Ciśnienie mas wody znajdujących się ponad dnem oceanu osłabia eksplozje wulkanu. Ze szczelin wypływa tylko rzadka lawa. Ostudzona przez morską wodę tworzy tzw. struktury poduszkowe. Tak długo jak wulkan znajduje się ponad „gorącym punktem” zasilany jest nowym ładunkiem magmy. Aż do momentu przesunięcia się dna oceanu w kierunku kontynentu może znajdujący się nad nim wulkan osiągnąć wysokość tysięcy metrów. Im bliżej powierzchni wody znajduje się wierzchołek, tym mniej oddziałuje ciśnienie wody. Lawa nie wypływa już wtedy wolno, lecz wytryska, jest wyrzucana z krateru i „odkładana” na zboczach wulkanu. Woda morska, przez rysy i szczeliny, wdziera się do wnętrza docierając aż do głębi wulkanu – komory magmy. Ciśnienie pary wewnątrz wulkanu może więc osiągnąć takie wielkości, które mogą spowodować rozsadzenie części góry. Brzeg obserwowanego ze statku „Suroit” podwodnego szczytu Macdonald znajduje się 40 m pod powierzchnią oceanu. Płynące gazy i ciemny popiół wyrzucane są aż na powierzchnię wody, dostarczając naukowcom materiału od badań chemicznych i fizycznych aktywności wulkanicznej. Za pomocą sond mierzono bezpośrednio z pokładu statku stopień kwasowości i temperaturę wody morskiej.
Specjaliści od badań wody, by wykonać dokładne analizy w laboratorium, pobierali próbki z różnych głębokości. Wyniki były bardzo ciekawe – w próbkach wody pobranych z głębokości 150 m stwierdzono dużą koncentrację siarkowodoru, przy jednoczesnym zwiększeniu prawie tysiąc razy zawartości metanu. Jak na razie nie potrafiono jeszcze wytłumaczyć tak wielkiej koncentracji metanu – czy wydobywa się on bezpośrednio z głębi płaszcza Ziemi, czy powstaje wewnątrz wulkanu w wyniku procesów chemicznych. Również bakterie ciepłolubne Archae, które mikrobiolodzy odkryli w tych gorących wodach, mogą wytwarzać metan. Odkrycie tych bakterii w Pacyfiku było dużym zaskoczeniem dla naukowców. Dotychczas znano tego typu wysokotemperaturowe bakterie wyłącznie z gorących źródeł Morza Śródziemnego. Jak przedostały się one na drugą półkulę można wyłącznie spekulować. Przypuszcza się, że podczas wybuchu jednego z podmorskich wulkanów zostały wyrzucone, a następnie przeniesione przez prądy morskie. W zimnej wodzie morskiej bakterie te mogą przeżyć całe lata w stanie „uśpionym”. Gdy dotrą do wody gorącej np. w pobliżu aktywnego wulkanu, mogą się znów rozmnażać. Wśród łańcuchów podwodnych wulkanów południowego Pacyfiku ciepłolubne bakterie Archae znajdują dla siebie doskonałą przestrzeń życiową.
Dla zwierząt wyżej rozwiniętych środowisko to może być śmiertelne: podczas wybuchu Macdonalda zadusiły się całe ławice meduz, unicestwione przez popiół i siarkowodór… Aby dokładnie zbadać skutki wybuchu wulkanu mimo grożącego niebezpieczeństwa, następnego dnia na pokładzie mini- łodzi podwodnej „Cyane” naukowcy udali się na dno morza. Pomimo wydobywających się wokół pęcherzy gazów łódź zbliżyła się bezpośrednio do krateru wulkanu. Za pomocą tzw. ramienia pobrano próbki skamieniałej lawy. Ich badanie przeprowadzono wiele tygodni później w laboratorium na uniwersytecie w Kilonii. Pod mikroskopem elektronowym rastrowym zostały odkryte maleńkie cząstki szkliwa – materiału wulkanicznego, który tak szybko się zestalił, że nie zdążył utworzyć kryształów. W próbkach znajdowały się siarczki żelaza, miedź i cynk, które wydobyły się z wnętrza krateru podwodnego wulkanu.
Woda morska, która wdarła się do gorącego wnętrza wulkanu wyługowała te związki i pierwiastki chemiczne ze skały. Wraz z gorącymi, mineralnymi, hydrotermicznymi roztworami dotarły one do krateru. Gdy gorący płyn zetknie się z zimną wodą morską, wówczas metale są strącane na dno w postaci małych kryształków lub też tworzą tzw. struktury słupowe. Łódź podwodna poruszała się wewnątrz pola hydrotermicznego, tak jakby znajdowała się pośród drzew – wspominają naukowcy. Dopóki wulkan nie jest całkowicie wygaszony, stale dopływa tu gorąca ciecz. Zawiera ona metale, siarczki i krzemki i tym samym zmienia skład chemiczny skał. W wyniku tego procesu, skały podwodnych gór są bogate w elementy alkaliczne, takie jak wapń i sód, i dzięki temu nazwane bazaltami alkalicznymi. Naukowcy kontynuują próby zgłębienia kolejnych tajemnic powstawania podwodnych wulkanów – Seamounts. Obecnie są zdania, że magma z gorących punktów jest zasilana resztkami skorupy kontynentalnej. W czasie kolejnych faz istnienia Ziemi dostały się one do jej płaszcza, gdzie zostały stopione i wymieszane. Lecz jak naprawdę powstaje magma i dlaczego wydobywa się właśnie w tych, a nie innych miejscach skorupy pozostaje nadal tajemnicą naszej planety.