Neu entdeckte heiße Quellen vor Spitzbergen in 3.000 Metern Tiefe erforscht

Studie über das 2022 entdeckte Hydrothermalfeld Jøtul ist jetzt erschienen.

Heiße Quellen sind weltweit an Nahtstellen von auseinander-driftenden Erdplatten zu finden. Aber noch längst sind nicht alle Standorte mit Hydrothermalfeldern bekannt. Vor der Küste Spitzbergens wurde 2022 während einer Expedition der MARIA S. MERIAN das erste Feld von Hydrothermalquellen auf dem 500 Kilometer langem Knipovich-Rücken gefunden. Das internationale Team von Forschenden aus Bremen und Norwegen unter der Leitung von Prof. Dr. Gerhard Bohrmann von MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften und Fachbereich Geowissenschaften der Universität Bremen berichtet jetzt in der Fachzeitschrift Scientific Reports über den Fund.

Der schönste Hydrothermalaustritt der MSM109 Expedition bestand aus mehreren Schloten und Flanschen, und überall schimmerte das ausfließende Fluid. Das komplexe Gebilde erhielt den Namen Yggdrasil-Hydrothermalquelle, dem Namen für den Lebensbaum in der nordischen Mythologie. Foto: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen

Hydrothermalquellen sind heiße Quellen am Meeresgrund, aus denen durch Magma erhitzte Flüssigkeiten austreten. „Wasser dringt in den Ozeanboden ein und wird vom Magma aufgeheizt. Das überhitzte Wasser steigt durch Risse und Spalten aufwärts zurück zum Meeresboden. Auf seinem Weg löst es Mineralien und Stoffe aus den Gesteinen der ozeanischen Kruste und reichert diese in den Fluiden an. Durch rohrartige Schlote, sogenannte Schwarze Raucher, treten die Fluide oft am Meeresboden wieder aus und führen zur weiteren Ausfällung von metallreichen Mineralien“, erklärt Prof. Gerhard Bohrmann vom MARUM und Fahrtleiter der Expedition der MARIA S. MERIAN (MSM109).

In über 3.000 Metern Wassertiefe hat der ferngesteuerte Tauchroboter MARUM-QUEST das neu gefundene Hydrothermalfeld beprobt. Das Feld, getauft Jøtul nach einem Riesen aus der nordischen Mythologie, liegt auf dem 500 Kilometer langen Knipovich-Rücken. Der Rücken liegt zwischen Grönland, Norwegen Spitzbergen auf der Nahtstelle zwischen der nordamerikanischen und der europäischen Erdplatte. Eine solche Nahtstelle zweier Erdplatten, die sich voneinander wegbewegen, nennt man Spreizungsrücken. Das Jøtul-Feld liegt auf einem sehr langsamen Spreizungsrücken mit einem Wachstum der Platten von weniger als zwei Zentimetern pro Jahr. Da wenig über hydrothermale Aktivitäten an sehr langsam spreizenden Rücken bekannt ist, lag der Fokus der Expedition darauf, sich einen Überblick über die austretenden Fluide, die Größe und den Bestandteilen an aktiven und inaktiven Rauchern des Feldes zu verschaffen.

„Das Jøtul-Feld ist nicht nur durch seine Lage im Ozean ein wissenschaftlich interessanter Fund, sondern auch klimarelevant, da wir in den Proben der Fluide unter anderem sehr hohe Methan-Konzentrationen nachweisen konnten“, berichtet Gerhard Bohrmann. Methan-Austritte durch Hydrothermalquellen weisen auf eine rege Wechselwirkung des Magmas mit Sedimenten hin. Auf dem Weg durch die Wassersäule wird ein Großteil des Methans in Kohlenstoffdioxid umgewandelt, das den Anteil an CO2 im Ozean erhöht und damit nicht nur zur Versauerung beiträgt, sondern auch in Wechselwirkung mit der Atmosphäre klimawirksam sein kann. Wie viel Methan vom Jøtul-Feld aus letztendlich die Atmosphäre direkt erreicht und dann als Treibhausgas wirkt, muss noch näher erforscht werden. Auch über die chemosynthetisch lebenden Organismen im Jøtul-Feld ist wenig bekannt. In der Dunkelheit des tiefen Ozeans, wo keine Photosynthese stattfinden kann, bilden hydrothermale Fluide die Lebensgrundlage für Chemosynthese, die sehr spezifische Organismen in Symbiose mit Bakterien nutzen.

Unter den zahlreichen hydrothermalen Hügeln des Jøtul Feldes ist die Nidhogg Quelle zu finden, die nach einem schlangenartigen Drachen in der nordischen Mythologie am Weltenbaum Yggdrasil lebt. Die Fluide mit Temperaturen von 40 bis 50 Grad Celsius am Nidhogg führen zur Ausfällung von Baryt und amorphem Opal, wobei diese Temperaturen den zahlreichen Flohkrebsen besonders gut gefällt. Foto: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen

Um die wenigen Informationen über das Jøtul- Feld deutlich auszuweiten, startet im Spätsommer erneut eine Expedition mit der MARIA S. MERIAN unter der Leitung von Gerhard Bohrmann. Fokus der Expedition ist die Erkundung und Probennahme bisher unbekannter Areale des Jøtul-Feldes. Mit ausführlicheren Daten des Jøtul-Feldes werden Vergleiche mit den wenigen bisher bekannten Hydrothermalfeldern der Arktischen Provinz, wie dem Aurora Feld oder Lokis Castle möglich.

Die veröffentlichte Studie ist Teil des Bremer Exzellenzclusters „Der Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“, der sich mit den komplexen Prozessen am Meeresgrund und deren Einfluss auf das globale Klima beschäftigt. Das Jøtul-Feld wird auch künftig im Cluster als Forschungsobjekt eine große Rolle spielen.

Das MARUM gewinnt grundlegende wissenschaftliche Erkenntnisse über die Rolle des Ozeans und des Meeresbodens im gesamten Erdsystem. Die Dynamik des Ozeans und des Meeresbodens prägen durch Wechselwirkungen von geologischen, physikalischen, biologischen und chemischen Prozessen maßgeblich das gesamte Erdsystem. Dadurch werden das Klima sowie der globale Kohlenstoffkreislauf beeinflusst und es entstehen einzigartige biologische Systeme. Das MARUM steht für grundlagenorientierte und ergebnisoffene Forschung in Verantwortung vor der Gesellschaft, zum Wohl der Meeresumwelt und im Sinne der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen. Es veröffentlicht seine qualitätsgeprüften, wissenschaftlichen Daten und macht diese frei zugänglich. Das MARUM informiert die Öffentlichkeit über neue Erkenntnisse der Meeresumwelt, und stellt im Dialog mit der Gesellschaft Handlungswissen bereit. Kooperationen des MARUM mit Unternehmen und Industriepartnern erfolgen unter Wahrung seines Ziels zum Schutz der Meeresumwelt.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Gerhard Bohrmann
Allgemeine Geologie – Marine Geologie
MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften
Universität Bremen
Telefon: 0421-21865050
E-Mail: gbohrmann@marum.de

Originalpublikation:

Bohrmann, G., Streuff, K., Römer, M. et al.: Discovery of the first hydrothermal field along the 500-km-long Knipovich Ridge offshore Svalbard (the Jøtul field). Sci Rep 14, 10168 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-60802-3

Weitere Informationen:

http://www.marum.de
http://www.marum.de/MSM131.html – Info zur anstehenden Expedition MSM 131
http://www.marum.de/Neues-Hydrothermalfeld-durch-MARUM-Expedition-entdeckt.html –
Pressemitteilung über das Feld von 2022

https://www.marum.de/Neu-entdeckte-heisse-Quellen-vor-Spitzbergen-in-3.000-metern-tiefe-erforscht.html