Kiel – Heiße Quellen in der Tiefsee, sogenannte Hydrothermale Systeme, sind der Wissenschaft seit den 1970er-Jahren bekannt – ihr Aufbau unterhalb des Meeresbodens ist allerdings bis heute weitgehend unklar. Wie es dort unten tatsächlich aussieht, soll nun ein Team internationaler Wissenschafter klären: Die Forscher wollen im Rahmen des "International Ocean Discovery Program" (IODP) nördlich von Neuseeland erstmals in einen aktiven Unterwasservulkan bohren.

Das Ziel der Expedition 376 "Brothers Arc Flux" ist der Brothers Seamount, ein aktiver Unterwasservulkan. Aus seinem Inneren wollen die Forscher auf dem Bohrschiff Joides Resolution mithilfe seines 62 Meter hohen Bohrturms Proben gewinnen. Der Brothers Vulkan liegt auf dem Kermadec-Bogen (Kermadec Arc). Hier schiebt sich die pazifische Erdplatte unter die australische und bildet dabei eine ganze Reihe von Unterwasservulkanen. Aufgrund der Bewegungen im Untergrund ist der Meeresboden vielfach gestört.

Hoher Metallgehalt

Meerwasser kann in ihn eindringen, bis es in wenigen Kilometern Tiefe auf Magma trifft. Dort wird das Wasser stark erhitzt, es steigt wieder auf und löst dabei Metalle und andere Elemente aus dem Gestein. Die bis zu 400 Grad Celsius heiße Lösung, die nahe der Spitze des Brothers Vulkan wieder aus dem Meeresboden austritt, ist aufgrund der hohen Metallgehalte oft tiefschwarz gefärbt. Daher hat diese Art von heißen Quellen in der Tiefsee auch den Spitznamen Schwarze Raucher.

Viele Schwarze Raucher – oder fachlich korrekt Hydrothermalsysteme – finden sich entlang der Mittelozeanischen Rücken, also in Regionen, in denen jeweils zwei Erdplatten auseinander gedrückt werden. Sie können aber – wie am Brothers Vulkan – auch an Subduktionszonen auftreten, also dort, wo eine Platte unter die andere geschoben wird. "Ob die Systeme in beiden Fällen ähnlich funktionieren oder sie sich vielleicht sogar stark unterscheiden, ist bislang kaum bekannt", erklärt Karen Strehlow vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, die ander Expedition beteiligt sein wird.

Urtümliche Ökosysteme

Schwarze Raucher bilden einerseits die Grundlage für sehr spezielle und teilweise urtümliche Ökosysteme. Gleichzeitig lagern sich um sie herum viele Metalle wie Kupfer, Zink, Gold und Silber ab. Die IODP Expedition 376 zielt darauf ab, Kerne aus dem tiefen Teil der hydrothermalen Zelle zu gewinnen, die Informationen über die geologischen Prozesse tief im Inneren des Vulkans liefern.

Die beiden IODP376-Teammitglieder aus Kiel Karen Strehlow und Philipp Brandl führen während der Fahrt ein Online-Expeditionstagebuch, in dem sie in den kommenden Wochen von ihren Arbeiten auf der Joides Resolution und vom Leben an Bord eines Bohrschiffes berichten werden. (red, 9.5.2018)