Gefrorenes Methan unter dem Meeresboden taut – und es ist schlimmer als wir dachten

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Unter den Ozeanen rund um die Kontinente verbirgt sich eine natürlich vorkommende gefrorene Form von Methan und Wasser. Manchmal auch „Feuereis“ genannt, da man es buchstäblich anzünden kann, kann meeres Methanhydrat schmelzen, wenn sich das Klima erwärmt, und dabei unkontrolliert Methan – ein starkes Treibhausgas – in den Ozean und möglicherweise in die Atmosphäre freisetzen.

Kollegen und ich haben gerade Forschungsergebnisse veröffentlicht, die zeigen, dass mehr von diesem Methanhydrat der Erwärmung ausgesetzt ist als bisher angenommen. Dies ist besorgniserregend, da dieses Hydrat etwa so viel Kohlenstoff enthält wie das gesamte verbleibende Öl und Gas auf der Erde.

Eine Freisetzung aus dem Meeresboden könnte dazu führen, dass die Ozeane saurer werden und sich das Klima weiter erwärmt. Dies sind gefährliche Umstände.

Der massive Austritt von Methan aus ähnlichen alten marinen Hydratreservoirs wurde mit einigen der schwerwiegendsten und schnellsten Klimaveränderungen in der Erdgeschichte in Verbindung gebracht. Es gibt sogar Hinweise darauf, dass der Prozess nahe der Ostküste der USA erneut begonnen hat.

Ich beschäftige mich seit über einem Jahrzehnt mit Hydraten und habe mich dabei hauptsächlich mit dem Methanhydrat vor der Küste Mauretaniens in Westafrika befasst. Kürzlich habe ich seismische 3D-Daten zur Entdeckung von Öl und Gas aufgenommen und sie für die Kartierung der Hydrate unter dem Meeresboden genutzt. Letztendlich wollte ich herausfinden, ob der Klimawandel dazu führt, dass Methan an die Oberfläche sprudelt.

Die 3D-Seismik ist das Äquivalent des Geologen zum CT-Scan des Arztes. Es kann Hunderte von Quadratkilometern bedecken und einige Kilometer unter dem Meeresboden Hydrate freilegen. Hydrate lassen sich bei diesen riesigen Untersuchungen leicht identifizieren, da die Schallwellen, die von einer von einem Schiff gezogenen seismischen Energiequelle erzeugt werden, vom Boden der Hydratschichten reflektiert werden.

Auf der Suche nach Methan mithilfe seismischer 3D-Bilder
Als ich mich während des ersten COVID-Lockdowns Anfang 2020 an eine neue Lebensweise gewöhnte, öffnete ich den viel untersuchten Datensatz erneut und begann erneut mit der Kartierung. Ich wusste, dass es seit dem Höhepunkt der letzten Eiszeit vor etwa 20.000 Jahren viele Beispiele von Hydraten gab, die infolge der Erwärmung aufgetaut waren, und ich wusste, dass wir dies in den 3D-Datensätzen erkennen konnten.

Doch welches Schicksal hatte das Methan? Hat es die Ozeane und die Atmosphäre erreicht? Denn wenn es so wäre, wäre das ein wichtiger Hinweis darauf, dass es wieder passieren könnte.

Auf Kontinenten, wo die Ozeane relativ flach sind, ist Hydrat gerade noch kalt genug, um gefroren zu bleiben. Es ist daher sehr anfällig für jede Erwärmung, weshalb diese Gebiete im Mittelpunkt der meisten wissenschaftlichen Untersuchungen standen.

Wo bekannte Methanhydrate gefunden werden können. World Ocean Review (Daten: Wallmann et al), CC BY-NC-SA

Die gute Nachricht ist, dass sich in diesem prekären Zustand nur 3,5 % des weltweiten Hydrats in der gefährdeten Zone befinden. Stattdessen gilt das meiste Hydrat als „sicher“ und liegt Hunderte Meter unter dem Meeresboden in tieferen Gewässern, Dutzende Kilometer weiter vom Land entfernt.

Aber gefrorenes Methan in der Tiefsee könnte doch anfällig sein. In Ozeanen und Meeren, in denen das Wasser tiefer als etwa 450 bis 700 Meter ist, befinden sich Schichten von Sedimenten, die das Hydrat enthalten. Und ein Teil davon ist tief vergraben und wird von der Erde geothermisch erwärmt, sodass es sich, obwohl es Hunderte Meter unter dem Meeresboden liegt, genau am Punkt der Instabilität befindet.

Einige Sedimentschichten sind durchlässig und bilden ein komplexes unterirdisches Leitungssystem, durch das sich das Gas bewegen kann, wenn es während der Klimaerwärmung freigesetzt wird. Genau wie das Halten eines Fußballs unter Wasser möchte Methangas aufgrund seines Auftriebs nach oben dringen und durch die Hunderte Meter langen Sedimentschichten brechen.

Diese komplexe Geologie wurde durch die sieben Glaziale (oder Eiszeiten) und Interglaziale geprägt, die das System in den letzten Millionen Jahren wiederholt erwärmten und abkühlten.

Beispiel für die Art seismischer Bilder, die der Autor verwendet hat. Links: Reflexionen, die Sedimentschichten und ein vertikales Rohr darstellen, in dem Methan nach oben gedrückt wurde, sowie einen vergrabenen Krater, der sich bildete, als Methan in den alten Ozean ausströmte. Rechts: eine Karte mit weiteren Beispielen dieser Krater. Richard Davies, CC BY-SA Methan wandert
Während dieses ersten Lockdowns im Jahr 2020 fand ich spektakuläre Beweise dafür, dass Methan während der Warmperioden der letzten etwa einer Million Jahre seitlich, nach oben und landwärts in Richtung Afrika wanderte und in viel flacheres Wasser austrat. Unter einer bis zu 80 Meter dicken Sedimentschicht befinden sich auf dem uralten Meeresboden 23 riesige Krater, jeder einen Kilometer breit und bis zu 50 Meter tief, groß genug, um mehrere Wembley-Stadien zu füllen.

Die seismischen Aufnahmen liefern die verräterischen Anzeichen von Methan direkt unter den Kratern. Und anderswo entstehen ähnliche Krater aufgrund längerer oder explosionsartiger Freisetzung von Gas am Meeresboden.

Diese Krater befinden sich nicht in der gefährdeten Zone, auf die die ganze Aufmerksamkeit gerichtet war – sie liegen landeinwärts davon in etwa 330 Metern Wassertiefe. Mit der vorliegenden Entdeckung habe ich ein internationales Team von Wissenschaftlern (Modellierer, Physiker, Geowissenschaftler) zusammengestellt, um herauszufinden, was die Entstehung dieser bemerkenswerten Dinge verursacht hat und wann sie entstanden sind. Unsere Ergebnisse sind jetzt in Nature Geoscience veröffentlicht.

Wir gehen davon aus, dass sie als Folge wiederholter Erwärmungsperioden entstanden sind. Diese Perioden wirkten sich auf den Hydratgehalt im Tiefsee aus und das freigesetzte Methan wanderte bis zu 40 km in Richtung des Kontinents, um über die flachsten Hydratvorkommen hinaus auszuströmen. Während einer sich erwärmenden Welt ist die Hydratmenge, die durch austretendes Methan gefährdet ist, größer als bisher angenommen.

Die positive Aussicht besteht darin, dass es viele natürliche Hindernisse für dieses Methan gibt. Aber seien Sie gewarnt: Wir gehen davon aus, dass an manchen Orten der Erde im Zuge der Erwärmung des Planeten Methan aus der Tiefe in unsere Ozeane entweichen wird.

Der Autor
Richard Davies, Pro-Vizekanzler: Global und Nachhaltigkeit, Newcastle University

(Quelle: Das Gespräch)