Zum Wissenschaftsjahr 2018
Dem Methanhydrat der Arktis auf der Spur

Tipp

Dem Methanhydrat der Arktis auf der Spur

Direkt von Bord – Ein Expeditionsblogbeitrag des Forschungsschiffes Maria S. Merian!

Dem Methanhydrat der Arktis auf der Spur

Vor Beginn der Forschungsreise – Ein Expeditionsblogbeitrag der MARIA S. MERIAN. Auf der 57. Expedition des Forschungsschiffs MARIA S. MERIAN dreht sich alles um Methanhydrat. Das ist eine feste, eisähnliche Verbindung aus Methan und Wasser, die nur bei tiefen Temperaturen und hohem Druck stabil ist. In einem Kubikmeter Methanhydrat sind bis zu 164 Kubikmeter Methan eingeschlossen. Methanhydrat bildet also eine sehr kompakte Struktur mit einem hohen Anteil an Methan.

Prof. Dr. Gerhard Bohrmann, stellvertretender Direktor von MARUM – Zentrum für Marine Umwelt-wissenschaften der Universität Bremen, erforscht als Meeresgeologe Methanhydrate in allen Weltmeeren. Es ist seine 45. Schiffsexpedition, aber erst die zweite auf dem Forschungsschiff MARIA S. MERIAN.

Bei normalem Luftdruck, also auf Meereshöhe, ist Methanhydrat nicht mehr stabil und zersetzt sich. Dabei tritt so viel Methan aus der eisähnlichen Struktur aus, dass es angezündet werden kann. Journalistinnen und Journalisten nennen es deshalb das „Brennende Eis“. Methanhydrate kommen in den Sedimenten des Ozeans je nach Wassertemperatur unterhalb von 300 bis 900 Meter Wassertiefe vor. Aufgrund der geringeren Temperaturen in hohen Breiten können arktische Gashydrate generell in bereits verhältnismäßig geringen Wassertiefen vorkommen.

Methan kann, wenn es in der Atmosphäre freigesetzt wird, als Treibhausgas das Klima anheizen. Es wirkt sehr viel stärker als etwa Kohlendioxid. Darum sind Untersuchungen zur Dynamik der Methanhydrate am Meeresboden der Arktis besonders interessant. Wenn sich das Klima weiter verändert, wird dann in der Arktis mehr Methan aus untermeerischen Methanhydraten freigesetzt? Dieser und weiteren Fragen gehen wir auf der Expedition nach.

Impressionen von Bord (Bildergalerie)

Dazu benutzen wir das Meeresbodenbohrgerät MeBo70 des MARUM, um bis zu 60 Meter tief in den Meeresboden zu bohren. So wollen wir untersuchen, wie die Methanhydrate in den Sedimenten des Kontinentalhangs vor Spitzbergen – also dort, wo der Meeresboden am steilsten abfällt – verteilt sind, wo Methanhydrate sich neu bilden und wo es Auflösung der Hydrate gibt. Außerdem wollen wir untersuchen, welche Einflüsse neben Temperatur und Druck die Stabilität von Methanhydraten beeinflussen. Während eines 14-tägigen ersten Abschnitts (MSM57-1) wird auf dem Vestnesa Rücken in etwa 1.200 Meter Wassertiefe gebohrt. Entlang des Rückens sind trichterförmige Vertiefungen vorhanden, aus denen freies Methangas austritt. Geophysikalische Untersuchungen haben in den Sedimenten des Rückens kaminartige Strukturen unterhalb der Trichter identifiziert, in denen das freie Gas aufsteigt. Die Forscherinnen und Forscher vermuten, dass in den Spalten und Klüften im Meeresgrund sehr warmes Wasser zirkuliert, das letztlich die Methanhydrate auflöst und das Methan freisetzt. Diese Vermutung soll mit Bohrungen in den Kaminen und ihrer Umgebung nachgegangen werden.

Auf dem dreiwöchigen zweiten Fahrtabschnitt (MSM57-2) wollen wir am oberen Kontinentalhang in 400 bis 450 Meter Wassertiefe bohren. Hier hat sich die Temperatur im Lauf der vergangenen 30 Jahre um durchschnittlich ein Grad Celsius erhöht. Die Folge: Die Stabilitätsgrenze für Methanhydratvorkommen liegt jetzt etwa 40 Meter tiefer als zuvor. An der 400-Meter-Tiefenlinie treten große Methanmengen aus – eine Folge der sich auflösenden Methanhydrate. Bisher ist es aber nicht gelungen, Gashydrate in diesem Tiefenbereich nachzuweisen. Dies soll jetzt mit Hilfe der MeBo-Bohrungen gelingen. Auf diese Weise soll die Expedition dazu beitragen, die im und am Meeresboden ablaufen Prozesse besser zu verstehen.