Ein internationales Forschungsteam der Universität Bremen hat eine bahnbrechende Entdeckung im Bereich der Hydrothermalsysteme gemacht, die das Verständnis der chemischen Prozesse in der Tiefsee erweitern könnte. Im Fokus der Untersuchungen stand das Jøtul-Hydrothermalfeld, das sich am Knipovich-Rücken im Europäischen Nordmeer befindet. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal „Communications Earth & Environment“ veröffentlicht und werfen neues Licht auf die Herkunft von Wasserstoff in diesen extremen Umgebungen.
Die mittelozeanischen Rücken sind wichtige geologische Strukturen, an denen sich die Erdplatten auseinanderbewegen und neue ozeanische Kruste gebildet wird. Dieser Prozess ist häufig mit vulkanischer Aktivität und hydrothermalen Quellen verbunden. In diesen Gebieten sickert kaltes Meerwasser in die Erdkruste, wird durch geothermische Wärme auf Temperaturen von über 400 Grad Celsius erhitzt und steigt dann wieder auf. Bisher ging die Wissenschaft davon aus, dass hohe Wasserstoffkonzentrationen in den hydrothermalen Fluiden hauptsächlich auf einen Prozess namens Serpentinisierung zurückzuführen sind. Dabei reagieren heiße, mineralreiche Fluide mit den umgebenden Gesteinen und erzeugen Wasserstoff sowie Methan, die essenziell für die Biosphäre an diesen Quellen sind.
Dr. Alexander Diehl, der Erstautor der Studie und Wissenschaftler am MARUM, konnte jedoch nachweisen, dass es eine alternative Quelle für den Wasserstoff gibt. Bei der Untersuchung des Jøtul-Hydrothermalfeldes wurde festgestellt, dass die Bedingungen in diesen extremen Tiefen zu einer Zersetzung des organischen Materials im Sediment führen. Dies geschieht unter sogenannten überkritischen Bedingungen, die durch hohe Drücke und Temperaturen charakterisiert sind. Diehl erklärt, dass diese Prozesse eine signifikante Menge an Wasserstoff freisetzen können, was die bisherigen Annahmen über die Serpentinisierung in Frage stellt.
Das Jøtul-Hydrothermalfeld, das erst im Jahr 2022 während einer Expedition mit dem Forschungsschiff MARIA S. MERIAN entdeckt wurde, zeichnet sich durch seine Lage an der Flanke eines ultralangsam spreizenden mittelozeanischen Rückens aus. Diese Region ist von zahlreichen Quellaustritten geprägt, was sie zu einem idealen Forschungsobjekt macht. Bei der ersten Expedition konnten bereits einige hydrothermale Fluidproben entnommen werden, jedoch traten die Gase während des Aufstiegs an die Oberfläche aus, was eine genaue Messung erschwerte. Um präzisere Daten zu erhalten, kehrte das Forschungsteam 2024 mit speziellen gasdichten Behältern zurück.
Die besonderen Bedingungen im Jøtul-Hydrothermalfeld, das sich in einer Tiefe von etwa 3.000 Metern befindet, stellen eine Herausforderung für die Forschung dar. Die hohen Drücke und Temperaturen in diesen Tiefen beeinflussen nicht nur die Probenahme, sondern auch die chemischen und geologischen Prozesse vor Ort. Prof. Dr. Gerhard Bohrmann, der wissenschaftliche Leiter der Expeditionen, hebt hervor, dass die Erkenntnisse über die Wechselwirkungen zwischen den fluiden und den umgebenden Sedimenten eine neue Dimension im Verständnis der hydrothermalen Prozesse eröffnen.
Diese Forschungsarbeit ist Teil des Exzellenzclusters „Der Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“, der auch in der kommenden Förderphase, die Anfang 2026 beginnt, weitere Expeditionen zum Knipovich Rücken plant. Ziel dieser künftigen Forschungsreisen wird es sein, die Zusammensetzung der hydrothermalen Quellen und der austretenden Fluide besser zu verstehen und diese mit anderen bekannten hydrothermalen Systemen zu vergleichen.
Die Ergebnisse dieser Studien sind von großer Bedeutung, da sie nicht nur unser Wissen über die chemischen Prozesse in den Tiefen des Ozeans erweitern, sondern auch die Rolle des Ozeans im globalen Kohlenstoffkreislauf und im Klimasystem beeinflussen können. Das MARUM und seine Wissenschaftler sind bestrebt, ihre Erkenntnisse der Öffentlichkeit zugänglich zu machen und die Bedeutung der Meeresumwelt im Kontext der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen zu betonen.
