3000 Meter unter dem Meeresspiegel

Wer hätte das gedacht: Das größte Gebirge der Erde befindet sich unter Wasser. Etwa 70.000 Kilometer misst eine gigantische Vulkankette, die den gesamten Planeten umschließt und wichtige Wechselwirkungen mit dem Meerwasser eingeht: Sie filtert das Wasser aller Meere und Ozeane, sorgt so unter anderem für das Salz im Meer und schafft Abkühlung im Erdinnern.

Privatdozent Dr. Jürgen Koepke vom Institut für Mineralogie der Leibniz Universität Hannover unternimmt seit Jahren Forschungsreisen auf dem Atlantik und dem Pazifik, um Gesteins- und Wasserproben dieses hoch aktiven Filtersystems zu nehmen und in Hannover zu untersuchen. „Dabei stellen wir uns unter anderem die Frage, wie sich die Magmen in Kammern unter den Tiefseevulkanen entwickeln, warum es zum Beispiel zu Ausbrüchen kommt und welche Prozesse dabei ablaufen“, berichtet PD Dr. Koepke. „Aber auch die Nährstoffanreicherung des gefilterten Meerwassers und das Kühlsystem selbst sind für uns von großem Interesse.“

Unterhalb der offenen Vulkanschlote befinden sich tief im Meeresboden magmatische Kammern, in denen bis zu 1200 Grad Celsius herrschen. „Bei solchen Temperaturen kann das Ozeanwasser nicht bis in die Kammern hinströmen. Es kommt zu komplexen Reaktionen, die die Magmenkammern abdichten“, erläutert PD Dr. Koepke. „Weiter oben, in sogenannten Zirkulationszellen, wird es erhitzt und mit Nährstoffen angereichert, hauptsächlich mit Wasserstoff, Schwefel und Methan.“ Zirkulationszellen reichen bis zu 500 Meter in den Meeresboden hinein und haben maximale Temperaturen von 500 Grad Celsius. Während unablässig kaltes Wasser in die Zelle hineinfließt, schießt das erhitzte, angereicherte Wasser in Form einer schwarzen Wolke aus der Vulkanöffnung in den etwa 2 Grad Celsius kalten Ozean, wo es sich sofort wieder abkühlt. „Diese schwarzen Wolken nennt man Black Smoker“, erklärt PD Dr. Koepke. „Auf diese Art werden die Vulkane gekühlt und gleichzeitig die Ozeane mit Nährstoffen angereichert, die als Grundlage für blühendes Leben in 3000 Meter Wassertiefe dienen.“ Dort leben beispielsweise Muscheln, Krebse, Schnecken und Schrimps.

Rückschlüsse auf diese Vorgänge zieht der Geochemiker aus den Wasser- und Gesteinsproben, die mit Hilfe von Tiefseerobotern und speziellen Bohrschiffen genommen werden. „Kurz gesagt, untersuchen wir die Geodynamik der untermeerischen Vulkanketten“, berichtet PD Dr. Koepke. Das tun weltweit viele Forschungsgruppen. Das Alleinstellungsmerkmal der Leibniz Universität Hannover ist die Kombination von natürlichen Proben mit experimenteller Simulation. „Wir haben spezielle Hochdruckapparaturen, mit denen wir Verhältnisse schaffen können, wie sie in den Magmenkammern unter den Meeren herrschen“, erklärt PD Dr. Koepke. „Dadurch können wir bestimmte Vorgänge experimentell und kontrolliert nachstellen, die Ergebnisse mit den natürlichen Proben vergleichen und so die Prozesse rekonstruieren.“

Ein siebenjähriges Förderprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ist gerade zu Ende gegangen, aber die Forschungsreisen gehen weiter. „Für Studierende, die eine Bachelor- oder Masterarbeit schreiben, ist das Thema Tiefseevulkane sehr interessant und ergiebig. Die Forschung kommt somit direkt bei den Studierenden an“, erläutert PD Dr. Koepke.

Hinweis an die Redaktion:
Für weitere Informationen steht Ihnen PD Dr. Jürgen Koepke, Institut für Mineralogie, unter Telefon +49 511 762 4084 oder per E-Mail unter koepke@mineralogie.uni-hannover.de gern zur Verfügung.