Hydrothermale Quellen finden sich weltweit an den Verbindungsstellen driftender tektonischer Platten. Doch viele Hydrothermalfelder sind noch unentdeckt. Bei einer Expedition der MARIA S. MERIAN im Jahr 2022 wurde das erste Feld hydrothermaler Quellen auf dem 500 Kilometer langen Knipovich-Rücken vor der Küste Spitzbergens entdeckt.
Ein internationales Forscherteam aus Bremen und Norwegen unter der Leitung von Prof. Dr. Gerhard Bohrmann vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften und dem Fachbereich Geowissenschaften der Universität Bremen hat nun Berichte zur Entdeckung im Journal Wissenschaftliche Berichte.
Hydrothermale Quellen sind Austrittsstellen am Meeresboden, aus denen heiße Flüssigkeiten austreten. „Wasser dringt in den Meeresboden ein und wird dort durch Magma erhitzt. Das überhitzte Wasser steigt dann durch Risse und Spalten wieder zum Meeresboden auf. Auf dem Weg nach oben reichert sich die Flüssigkeit mit Mineralien und aus dem ozeanischen Krustengestein gelösten Materialien an. Diese Flüssigkeiten treten oft durch röhrenartige Kamine, sogenannte schwarze Raucher, am Meeresboden wieder aus, wo dann metallreiche Minerale abgeschieden werden“, erklärt Prof. Gerhard Bohrmann vom MARUM und Fahrtleiter der Expedition MARIA S. MERIAN (MSM 109).
In über 3.000 Metern Wassertiefe entnahm das ferngesteuerte Tauchfahrzeug MARUM-QUEST Proben aus dem neu entdeckten Hydrothermalfeld. Benannt nach Jøtul, einem Riesen aus der nordischen Mythologie, liegt das Feld auf dem 500 Kilometer langen Knipovich-Rücken.
Der Rücken liegt innerhalb des Dreiecks, das von Grönland, Norwegen und Spitzbergen an der Grenze der nordamerikanischen und europäischen tektonischen Platten gebildet wird. Diese Art von Plattengrenze, bei der sich zwei Platten voneinander entfernen, wird als Spreizungsrücken bezeichnet.
Das Jøtul-Feld befindet sich auf einem extrem langsam spreizenden Rücken mit einer Wachstumsrate der Platten von weniger als zwei Zentimetern pro Jahr. Da über die hydrothermale Aktivität auf langsam spreizenden Rücken nur sehr wenig bekannt ist, konzentrierte sich die Expedition darauf, einen Überblick über die austretenden Fluide sowie die Größe und Zusammensetzung aktiver und inaktiver Raucher im Feld zu erhalten.
„Das Jøtul-Feld ist nicht nur aufgrund seiner Lage im Ozean eine wissenschaftlich interessante Entdeckung, sondern auch aufgrund seiner Bedeutung für das Klima, die wir unter anderem durch die von uns festgestellten sehr hohen Methankonzentrationen in den Flüssigkeitsproben feststellen konnten“, berichtet Gerhard Bohrmann.
Methanemissionen aus hydrothermalen Quellen deuten auf eine heftige Wechselwirkung von Magma mit Sedimenten hin. Auf seiner Reise durch die Wassersäule wird ein großer Teil des Methans in Kohlendioxid umgewandelt, das die CO2-Konzentration im Ozean erhöht und zur Versauerung beiträgt, aber auch das Klima beeinflusst, wenn es mit der Atmosphäre interagiert.
Wie viel Methan aus dem Jøtul-Feld letztlich direkt in die Atmosphäre entweicht und dort als Treibhausgas wirkt, muss noch genauer untersucht werden. Auch über die im Jøtul-Feld chemosynthetisch lebenden Organismen ist noch wenig bekannt. In der Dunkelheit der Tiefsee, wo keine Photosynthese stattfinden kann, bilden hydrothermale Flüssigkeiten die Grundlage für die Chemosynthese, die von ganz bestimmten Organismen in Symbiose mit Bakterien genutzt wird.
Um die bisher eher spärlichen Informationen zum Jøtul-Feld deutlich zu erweitern, startet im Spätsommer dieses Jahres eine neue Expedition der MARIA S. MERIAN unter der Leitung von Gerhard Bohrmann. Der Schwerpunkt der Expedition liegt auf der Erkundung und Beprobung bisher unbekannter Bereiche des Jøtul-Feldes. Mit den umfangreichen Daten des Jøtul-Feldes werden Vergleiche mit den wenigen bereits bekannten Hydrothermalfeldern in der arktischen Provinz, wie dem Aurora-Feld und Lokis Schloss, möglich.
Die veröffentlichte Studie ist Teil des Bremer Exzellenzclusters „Der Ozeanboden – die unerforschte Schnittstelle der Erde“, der komplexe Prozesse am Meeresboden und ihre Auswirkungen auf das globale Klima erforscht. Auch künftig wird das Jøtul-Feld im Cluster als Forschungsobjekt eine wichtige Rolle spielen.
Mehr Informationen:
Gerhard Bohrmann et al., Entdeckung des ersten hydrothermalen Feldes entlang des 500 km langen Knipovich-Rückens vor der Küste Spitzbergens (das Jøtul-Feld), Wissenschaftliche Berichte (2024). DOI: 10.1038/s41598-024-60802-3