Hydrothermalquellen unter dem Meeresspiegel in der Kalmenzone entdeckt

Die Piloten des ROV SuBastian entnehmen eine geologische Probe aus einem hydrothermalen Schlot in fast 3.890 Metern Tiefe. Wissenschaftler entdeckten zwei neue hydrothermale Felder in einem der am wenigsten erforschten Gebiete des Atlantischen Ozeans, der Doldrums Megatransform- und Bruchzone. Dieses große, tektonisch aktive System durchschneidet den Mittelatlantischen Rücken, der die längste Gebirgskette der Welt bildet. Solche hydrothermalen Felder sind aufgrund ihrer hybriden „Rohrsysteme“ selten, die typische Merkmale von … aufweisen.

Dr. Olivia Soares Pereira (Monterey Bay Aquarium Research Institute) entnimmt vorsichtig biologische Proben von der Spitze eines hydrothermalen Schlots, der an einer neu entdeckten Stelle geborgen wurde. Das Wissenschaftlerteam nutzt das ferngesteuerte Unterwasserfahrzeug (ROV) SuBastian, um geologische, biologische und Wasserproben sowie Sensordaten zu sammeln und Bohrkerne in der Tiefe zu entnehmen, die anschließend in den Laboren des Forschungsschiffs analysiert werden. © Alex Ingle/Schmidt Ocean Institute

Das autonome Unterwasserfahrzeug (AUV) „Childlike Empress“ kreuzte neben dem Forschungsschiff „Falkor“ und tauchte anschließend Tausende von Metern unter die Meeresoberfläche, um eine Kartierungsmission durchzuführen. Das Wissenschaftlerteam nutzte zunächst das Schiffssonar, um die Region zu kartieren. Anschließend erstellte das AUV „Childlike Empress“ hochauflösende Karten und sammelte Umweltdaten im Zielgebiet. Mithilfe dieser Karten konnten die Wissenschaftler präzise Koordinaten für den Einsatz von SuBastian festlegen, was zur Entdeckung zweier neuer Aktuatoren führte.

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Wissenschaftler entdeckten auf einer 35-tägigen Forschungsexpedition an Bord des Forschungsschiffs „ Falkor“ des Schmidt Ocean Institute zwei neue hydrothermale Quellfelder in der Doldrums-Megatransform- und Bruchzone mitten im Atlantik. Diese Zone liegt nördlich des Äquators, etwa 1300 Kilometer vor der Nordostküste Brasiliens. Das große, tektonisch aktive System durchschneidet den längsten Gebirgszug der Welt, den Mittelatlantischen Rücken. Obwohl entlang des Rückens bereits zahlreiche hydrothermale Quellen gefunden wurden, handelt es sich hierbei um die ersten bekannten Quellfelder innerhalb und um das Doldrums-System.

Erste Beobachtungen deuten darauf hin, dass es sich bei beiden Hydrothermalfeldern um hybride, wärmeproduzierende Systeme handelt, die typische vulkanische Aktivität mit Serpentinisierung kombinieren – einer chemischen Reaktion, die auftritt, wenn Gesteine aus dem Erdmantel mit Meerwasser in Kontakt kommen. Weltweit wurden bisher nur wenige solcher gemischter Hydrothermalfelder mit sowohl vulkanischen als auch serpentinisierungsbedingten Merkmalen entdeckt. Das Hydrothermalfeld Lost City am Mittelatlantischen Rücken ist ein bekanntes Beispiel für eine durch Serpentinisierung angetriebene hydrothermale Zirkulation.

Ein hydrothermales Feld umfasste 23 Quellen, von denen 13 aktive Schwarze Raucher aufwiesen, und erstreckte sich über eine Fläche von 99.000 Quadratmetern. Dort entnahm das Team Proben von überhitzten Flüssigkeiten mit Temperaturen von bis zu 280 Grad Celsius und beobachtete Seeanemonen, Krebse und Tausende von blinden Rimicaris- Garnelen. Diese Tiere sind auf chemosynthetische Bakterien angewiesen, die die in den hydrothermalen Flüssigkeiten enthaltenen Chemikalien als Energiequelle nutzen. Das zweite, deutlich kleinere und schwächere hydrothermale Feld wurde beim letzten Tauchgang der Expedition mit dem ferngesteuerten Unterwasserfahrzeug (ROV) SuBastian entdeckt und lag 170 Kilometer vom ersten Feld entfernt.

Bei dieser Expedition kommt das neue autonome Unterwasserfahrzeug (AUV) „The Childlike Empress“ des Schmidt Ocean Institute zum ersten Mal für wissenschaftliche Missionen zum Einsatz und demonstriert damit seine Effektivität bei der schnellen Lokalisierung interessanter Meeresbodenmerkmale.

Während der Expedition teilten Wissenschaftler des brasilianischen Geologischen Dienstes Beobachtungen einer 2013 in der Region gesammelten Wasseranomalie mit, die dem Team halfen, sein Suchgebiet einzugrenzen. Das Team nutzte das Schiffssonar des Forschungsschiffs „Falkor“ zur Kartierung der Region und anschließend den Forschungsroboter „Childlike Empress“ , um hochauflösende Karten zu erstellen. Diese ermöglichten es, die genauen Koordinaten des ersten hydrothermalen Feldes zu bestimmen und den ferngesteuerten Unterwasserroboter „SuBastian“ einzusetzen, was in Rekordzeit zur visuellen Bestätigung aktiver hydrothermaler Quellen führte.

Das Wissenschaftlerteam war überrascht, bei allen ROV-Tauchgängen im Doldrums-System Hinweise auf die Zirkulation hydrothermaler Fluide entlang von Verwerfungen, Brüchen und Steilwänden zu entdecken. Diese Entdeckung deutet darauf hin, dass Transformstörungen eine bedeutendere Rolle als bisher angenommen beim Ansaugen von Meerwasser in die ozeanische Kruste und dessen Rückführung ins Meer spielen und dass hydrothermale Quellen in diesen Regionen weiter verbreitet sein könnten als bisher vermutet, so der leitende Wissenschaftler der Expedition, Dr. Aaron Micallef, leitender Wissenschaftler am Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI).

Die Expedition war auch reich an Begegnungen mit Tiefseetieren. Bei einem der Tauchgänge beobachtete das Team zwei seltene Großflossenkalmare ( Magnapinna sp. ), die am tiefsten lebenden Kalmare, die für ihre bis zu 8 Meter langen, fadenförmigen Tentakel bekannt sind. Außerdem gelang ihnen die erste Filmaufnahme einer bestimmten Art des Fassaugenfisches ( Winteria telescopa) , eines Tiefseetiers, das für seinen durchscheinenden Kopf und seine röhrenförmigen Augäpfel berühmt ist.