Zürich – Meeresplankton und insbesondere Mikroorganismen wie Cyanobakterien benötigen für ihr Gedeihen große Mengen an Spurenelementen wie Zink oder Eisen. Vor allem letzteres aber ist in den Ozeanen in der Regel Mangelware. Dies gilt auch für weite Teile des Nordatlantiks und hier insbesondere für den großen nordatlantischen Wirbel zwischen Nordamerika, den Kanarischen Inseln und der Karibik, und den Golfstrom. Die Forschung ging bisher davon aus, dass Saharastaub die einzige maßgebliche Eisenquelle des nordatlantischen Wirbels ist.
Nun aber haben Geochemiker um Tim Conway und Gregory de Souza von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) eine weitere Eisenquelle entdeckt: kaltes eisenreiches Wasser des nordamerikanischen Kontinentalabhangs, das von Mäandern des warmen Golfstroms eingefangen und in den nordatlantischen Wirbel transportiert wird.
Riesige Ringe
Auf der Meeresoberfläche sind diese Wassertaschen als Ringe erkennbar. Die größten von ihnen haben einen Durchmesser von 200 Kilometer. Unter der Oberfläche dieser Ringe liegen zylinderförmige Säulen, die bis in 1.000 Meter Tiefe reichen und sich gegen den Uhrzeigersinn um die eigene Achse drehen. Sie haben im Schnitt zwei Jahre Bestand, während dessen sie sich, an Drehgeschwindigkeit verlierend, im nordatlantischen Wirbel mit dessen Wasser vermischen und dieses mit Eisen anreichern. Ein Teil der Wasserzylinder kehrt jedoch zurück zum Golfstrom und wird von ihm wieder aufgesogen.
"Dieser Eiseneintrag liegt wohl annähernd in der Größenordnung wie derjenige aus Saharastaub, da sich laufend Golfstrom-Ringe bilden. Staubstürme hingegen sind meist nur kurze Episoden", sagt de Souza. Auf die eisenführenden Golfstrom-Ringe stießen er und der ehemalige Postdoktorand Tim Conway zufällig. Die beiden Forscher sichteten aus Neugier neue öffentlich zugängige Messdaten, die ein Forschungsschiff während einer Messfahrt von Nordwest nach Südosten von der nordamerikanischen Küste aus aufgenommen hatte. Die Messdaten umfassten unter anderem die Eisen- und Zinkkonzentration des Meerwassers von der Oberfläche bis zum Meeresgrund.
Unklare Eisenmengen aus der Sahara
Dabei fiel den Forschern auf, dass die Eisenkonzentration in oberflächennahen Gewässern des nordatlantischen Wirbels punktuell erhöht war und ähnliche Werte erreichte wie das küstennahe Wasser. Damit wurde schnell klar, dass die Golfstrom-Ringe Eisen in den nährstoffarmen Nordatlantik transferieren. Mit der Hilfe einer Kollegin an der Rhode Island Universität und Satellitenaufnahmen konnten die Forscher schließlich die Menge des auf diese Weise eingetragenen Eisens genauer abschätzen: Er liegt möglicherweise bei rund 15 Prozent des Eisenbeitrags des Saharastaubs.
Der Vergleich mit dem Staubeintrag sei jedoch sehr schwierig, schreiben die Forscher im Fachjournal "Nature Geoscience". Die Datenlage sei vorerst noch ungenügend und widersprüchlich, vor allem sei nicht klar, wie viel Eisen aus Saharastaub tatsächlich im Meerwasser gelöst wird. Der Anteil durch die Golfstrom-Ringe könnte im Vergleich zum Saharastaub demnach ebenso gut zwischen 3 und 75 Prozent betragen. (red, 4.7.2018)