1000 Meter hoch schießt die Fontäne aus dem Tiefseeboden empor: Es sind Methanblasen, dicht an dicht, wie ein gewaltiger Springbrunnen. Das Methan spielt für die Lebenswelt im Schwarzen Meer eine entscheidende Rolle: Es macht sie zum Paradies für Mikroben, die große Teppiche bilden und regelrechte Säulenhallen aufbauen. Mit Hilfe von unbemannten Tauchbooten und Sonaren wird diese fremdartige Unterwasserwelt erforscht, erklärt Marc de Batist vom Renard-Zentrum für marine Geologie an der Universität Gent:
Wir haben mit unseren akustischen Sonar-Methoden eine Landkarte der Methanquellen erstellt. Methan blubbert in 100 bis 700 Metern Wassertiefe aus dem Meeresboden. Es gibt Abertausende solcher Quellen. Unterhalb von 700 Metern Wassertiefe kommen wir in die Zone, in der die Gashydrate stabil sind, wo also aufgrund von Temperatur und Druck ein Gemisch aus Methaneis und Wassereis gefroren bleibt und damit das Methan nicht ins Wasser entweichen kann.
Noch tiefer, so in zwei Kilometern, gibt es riesige Schlammvulkane. Die aber haben nichts mit ihren lavaspeienden Namensvettern zu tun. Vielmehr quellen an ihnen gewaltige Mengen von Methan, Wasser und Schlamm aus dem Ozeangrund. Das Ergebnis sieht aus wie ein Vulkankrater. Und aus diesen Schlammvulkanen können 800, 900, gar 1000 Meter hohe Gasfontänen herausschießen. De Batist:
Wir glauben, dass alle diese Schlammvulkane in der Tiefe von einer einzigen Struktur gespeist werden, von einer Erdgaslagerstätte, aus der tektonische Kräfte das Methan als heiße Flüssigkeit hinaufpressen. Die durchschlägt dann den Meersboden an Schwachstellen, und dort entstehen die kilometergroßen Schlammvulkane. Aber es gibt nur ein Reservoir im Untergrund.
Und wo sich der Druck besonders hoch aufbaut, spritzt das Methan als Fontäne – als sogenannter Methan-Flare – heraus. Wie lange ein solcher Flare existiert, ist unklar. De Batist:
Wir haben keine Ahnung, wie lange diese Ausbrüche dauern und welche Zeitspannen sie umfassen: Geschehen sie einmal in einer Million Jahre und dann für zwei Tage? Oder sind es langlebige Phänomene? Unsere ersten Messungen zeigen jedoch eine große Variabilität: So schoss zu Beginn unserer Expedition aus einem Schlammvulkan eine 800 Meter hohe Methanfontäne, aber die war erloschen, als wir sie ein paar Wochen später genau untersuchen wollten. Dafür lief ein paar Kilometer weiter ein anderer Ausbruch mit einer 1000 Meter hohen Fontäne.
Im Schwarzen Meer sind die Methanquellen im flachen Wasser optisch weit weniger spektakulär, weil daraus keine Fontänen emporschießen. Dafür aber blubbert das Gas nahezu überall aus dem Boden, wie in einem gigantischen Whirlpool. De Batist:
Das Methan im flachen Wasser scheint von Mikroben produziert zu werden, und weil es zigtausende solcher Quellen gibt, muss auch dieses Reservoir sehr groß sein. Wir vermuten, dass es sich um ein Erbe der Eiszeiten handelt. Und zwar lag damals der Meeresspiegel sehr niedrig und die Flüsse bildeten dort, wo heute Meer ist, große Deltas. Darin lagerten sie mit ihrem Schlamm reichlich organisches Material ab. Dieses organische Material wird heute von Bakterien abgebaut und ist die Quelle für das Methan in den flacheren Zonen.
Vom Methan weiß man, dass es ein effektives Treibhausgas ist. Wenn nun durch die menschengemachte Erwärmung die gefrorenen Methanknollen im Meeresboden überall auf der Welt schmölzen, wie würde sich das auswirken? In der Erdgeschichte gibt es Beispiele dafür, dass die Klimamaschine durch Methanausbrüche aus den Fugen geriet. De Batist:
Wir untersuchen, ob diese Blasen und Fontänen wirklich das Methan vom Meeresboden in die Atmosphäre schleusen. Zu unserem Erstaunen sehen wir, dass das Meer diese intensiven Methanausbrüche in der Tiefsee abpuffert. Auf dem langen Weg nach oben löst sich das Methan im Wasser auf und wird dann von Bakterien vollkommen abgebaut. Von dort unten kommt nichts heraus. Anders ist das bei den flachen Quellen in 100 bis 700 Metern Wassertiefe. Der Weg an die Oberfläche ist anscheinend zu kurz für den vollständigen Abbau, so dass Methan in die Atmosphäre gelangt.
Derzeit laufen genauere Untersuchungen des Phänomens – denn Analysen von Eisbohrkernen deuten darauf hin, dass die starken Klimaschwankungen durch Methan entstehen konnten, das dann tief aus der Erde kam und nicht durch solches, das von Bakterien erzeugt worden ist. Allerdings ist unklar, wie sich das auf heute übertragen lässt.
Renard Zentrum für marine Geologie
Wir haben mit unseren akustischen Sonar-Methoden eine Landkarte der Methanquellen erstellt. Methan blubbert in 100 bis 700 Metern Wassertiefe aus dem Meeresboden. Es gibt Abertausende solcher Quellen. Unterhalb von 700 Metern Wassertiefe kommen wir in die Zone, in der die Gashydrate stabil sind, wo also aufgrund von Temperatur und Druck ein Gemisch aus Methaneis und Wassereis gefroren bleibt und damit das Methan nicht ins Wasser entweichen kann.
Noch tiefer, so in zwei Kilometern, gibt es riesige Schlammvulkane. Die aber haben nichts mit ihren lavaspeienden Namensvettern zu tun. Vielmehr quellen an ihnen gewaltige Mengen von Methan, Wasser und Schlamm aus dem Ozeangrund. Das Ergebnis sieht aus wie ein Vulkankrater. Und aus diesen Schlammvulkanen können 800, 900, gar 1000 Meter hohe Gasfontänen herausschießen. De Batist:
Wir glauben, dass alle diese Schlammvulkane in der Tiefe von einer einzigen Struktur gespeist werden, von einer Erdgaslagerstätte, aus der tektonische Kräfte das Methan als heiße Flüssigkeit hinaufpressen. Die durchschlägt dann den Meersboden an Schwachstellen, und dort entstehen die kilometergroßen Schlammvulkane. Aber es gibt nur ein Reservoir im Untergrund.
Und wo sich der Druck besonders hoch aufbaut, spritzt das Methan als Fontäne – als sogenannter Methan-Flare – heraus. Wie lange ein solcher Flare existiert, ist unklar. De Batist:
Wir haben keine Ahnung, wie lange diese Ausbrüche dauern und welche Zeitspannen sie umfassen: Geschehen sie einmal in einer Million Jahre und dann für zwei Tage? Oder sind es langlebige Phänomene? Unsere ersten Messungen zeigen jedoch eine große Variabilität: So schoss zu Beginn unserer Expedition aus einem Schlammvulkan eine 800 Meter hohe Methanfontäne, aber die war erloschen, als wir sie ein paar Wochen später genau untersuchen wollten. Dafür lief ein paar Kilometer weiter ein anderer Ausbruch mit einer 1000 Meter hohen Fontäne.
Im Schwarzen Meer sind die Methanquellen im flachen Wasser optisch weit weniger spektakulär, weil daraus keine Fontänen emporschießen. Dafür aber blubbert das Gas nahezu überall aus dem Boden, wie in einem gigantischen Whirlpool. De Batist:
Das Methan im flachen Wasser scheint von Mikroben produziert zu werden, und weil es zigtausende solcher Quellen gibt, muss auch dieses Reservoir sehr groß sein. Wir vermuten, dass es sich um ein Erbe der Eiszeiten handelt. Und zwar lag damals der Meeresspiegel sehr niedrig und die Flüsse bildeten dort, wo heute Meer ist, große Deltas. Darin lagerten sie mit ihrem Schlamm reichlich organisches Material ab. Dieses organische Material wird heute von Bakterien abgebaut und ist die Quelle für das Methan in den flacheren Zonen.
Vom Methan weiß man, dass es ein effektives Treibhausgas ist. Wenn nun durch die menschengemachte Erwärmung die gefrorenen Methanknollen im Meeresboden überall auf der Welt schmölzen, wie würde sich das auswirken? In der Erdgeschichte gibt es Beispiele dafür, dass die Klimamaschine durch Methanausbrüche aus den Fugen geriet. De Batist:
Wir untersuchen, ob diese Blasen und Fontänen wirklich das Methan vom Meeresboden in die Atmosphäre schleusen. Zu unserem Erstaunen sehen wir, dass das Meer diese intensiven Methanausbrüche in der Tiefsee abpuffert. Auf dem langen Weg nach oben löst sich das Methan im Wasser auf und wird dann von Bakterien vollkommen abgebaut. Von dort unten kommt nichts heraus. Anders ist das bei den flachen Quellen in 100 bis 700 Metern Wassertiefe. Der Weg an die Oberfläche ist anscheinend zu kurz für den vollständigen Abbau, so dass Methan in die Atmosphäre gelangt.
Derzeit laufen genauere Untersuchungen des Phänomens – denn Analysen von Eisbohrkernen deuten darauf hin, dass die starken Klimaschwankungen durch Methan entstehen konnten, das dann tief aus der Erde kam und nicht durch solches, das von Bakterien erzeugt worden ist. Allerdings ist unklar, wie sich das auf heute übertragen lässt.
Renard Zentrum für marine Geologie