Die Erde macht Bäuerchen

News: Die Erde macht Bäuerchen

Hydrothermale Quellen am Meeresboden sind im Allgemeinen recht stabile Gebilde - zumindest was die Langzeitmessungen von Temperatur und Wasserfluss angehen. Vor der Westküste der USA hat ein ziemlich schwaches Erdbeben in mehreren Kilometern Entfernung von einem hydrothermalen Feld aber für einige Unruhe gesorgt. Kurz darauf trat hier zehn Mal soviel Wasser aus der Tiefe an die Oberfläche, und die Temperaturen schwankten in regelmäßigen Abständen um bis zu fünf Grad Celsius. Die Ursache könnten Bakterien sein, für die diese Region mit einem Mal zum Paradies wurde.

Es gibt nichts, was es nicht geben kann. Auch das Denken erfahrener Wissenschaftler verläuft oft in engen Bahnen, und so dachten Paul Johnson und Mike Hutnack von der School of Oceanography der University of Washington zunächst nicht im Traum daran, ihren Temperaturdaten vom Meeresboden vor der Küste Washingtons Glauben zu schenken. Doch es waren nicht die Messgeräte, die verrückt spielten, sondern die hydrothermalen Quellen am Grunde des Ozeans. Das erkannte Johnson eher zufällig, während er mit einem Kollegen plauderte. Von ihm erfuhr er von einem leichten Seebeben, das am 8. Juni 1999 in fast acht Kilometern Entfernung zu den Messgeräten erfolgte. Wenige Tage darauf – als ob sich die Erdkruste verschluckte – stieg der Wasserfluss aus den hydrothermalen Quellen plötzlich um das Zehnfache an, und die Temperaturen fingen wie auf einer Fieberkurve an zu schwanken – und zwar mit einer schönen Regelmäßigkeit von acht bis zwölf Tagen (Nature vom 14. September 2000).

Die Region heißer Quellen liegt im Endeavour Segment des Juan-de-Fuca-Rückens, fast 300 Kilometer vor der Küste des US-Bundesstaates Washington. Hier findet sich eine ganze Reihe hydrothermaler Felder, von denen die meisten nur vier bis zehn Grad Celsius wärmer sind als ihre Umgebung. Nur einige wenige Quellen sind immerhin bis zu 350 Grad Celsius warm. Hydrothermale Quellen sind Ausdruck des Wasserkreislaufes in der ozeanischen Erdkruste. Durch die hohen Temperaturen in der Tiefe erhitzt sich das Wasser, steigt auf und tritt vor allem an den mittelozeanischen Rücken am Meeresboden aus. Besonders spektakulär sind die Black Smoker (schwarze Raucher), die Ende der Siebziger Jahre mit dem Tauchboot Alvin entdeckt wurden. Derartige Strukturen sind naturgemäß kurzlebig – zumindest im Maßstab geologischer Zeiträume. Schließlich wird an diesen Tiefseerücken durch aufsteigendes Magma ständig neue Erdkruste gebildet, die in Form von Kontinentalplatten mit einer Geschwindigkeit von einigen Zentimetern pro Jahr auseinander treiben.

In den 20 Jahren ihrer Erforschung erwiesen sich die hydrothermalen Quellen aufgrund ihrer konstanten Temperaturen und Flussraten aber als recht beständige Strukturen. Was die Geologen jedenfalls überhaupt nicht erwarteten, war, dass solche Quellen derart heftig auf ein entferntes, leichtes Beben reagieren. Während die Seismographen schon fünf Tage nach dem Beben wieder völlig ungestört ihre Kurven zogen, dauerte es in dem hydrothermalen Feld bis zu 80 Tage, bis sich die Temperaturen wieder normalisierten. Das harmlose Erdbeben muss also die Zirkulationsverhältnisse des Porenwassers empfindlich gestört haben, und obwohl die Geologen davon ausgehen, dass die hydrothermalen Felder dieser Region voneinander unabhängig sind, zeigen doch alle Einzelsysteme die gleichen Schwankungen.

Und was sind die Gründe dafür? Darüber rätseln selbst die Wissenschaftler und können bisher nur mit einigen Theorien aufwarten. So könnte die erhöhte Förderung nährstoffreichen Wassers hervorragende Lebensbedingungen für Bakterien schaffen. Eine ganze Nahrungskette würde in den Strömen aus dem Erdinnern paradiesische Umstände vorfinden. Die Temperaturerhöhung wäre schließlich die Folge der hohen mikrobiellen Aktivität. Das Auf und Ab der Temperaturen hat seinen Grund vielleicht in Bakterien-Matten, welche die zuführenden Kanäle periodisch verstopfen und wieder freigeben. Johnson hält es auch für möglich, dass sich durch das Erdbeben tiefgehende Klüfte aufgetan haben, die in Tiefen höherer Temperaturen reichen. Aus ihnen würde periodisch aufgeheiztes Wasser an die Oberfläche gelangen. Genauso gut könnten die Oszillationen aber auch auch Folge einer neuen Gleichgewichtseinstellung nach der Störung durch das Erdbeben sein. Ganz ähnlich reagieren nämlich auch Geysire nach einem Erdbeben.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 3.11.99
"Heiße Quelle in kaltem Wasser"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)

Der Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft ist Betreiber dieses Portals. Seine Online- und Print-Magazine, darunter »Spektrum der Wissenschaft«, »Gehirn&Geist« und »Spektrum – Die Woche«, berichten über aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung.