Auf der Suche nach dem Ursprung eines Unterwasser-Plateaus

Der Meeresboden ist alles andere als flach – unter der Wasseroberfläche verbergen sich faszinierende Landschaften mit hohen Bergen, tiefen Gräben und ganzen Unterwassergebirgen. Und es gibt auch Hochebenen – ausgedehnte, relativ ebene Flächen, die sich deutlich über den Ozeanboden erheben. Zwischen Madagaskar und der Antarktis liegt ein markantes Beispiel für ein solches ozeanisches Plateau: der Madagaskar-Rücken. Dorthin bricht heute ein Team von 25 Forschenden mit dem Schiff SONNE auf, um ein geowissenschaftliches Rätsel zu lösen: Während der Expedition SO307 MADAGASKAR/INDICOM geht es unter anderem um die Frage, wann und wie der Madagaskar-Rücken entstanden ist.

Die Entstehung des Madagaskar-Rückens: Drei Hypothesen

Lange Zeit galt die Theorie, dass der Rücken vulkanischen Ursprungs ist. Ein so genannter Hotspot (Mantel-Diapir, engl. mantle plume) könnte heißes Gestein aus dem Erdinneren nach oben gedrückt haben, wo es als Schmelze austrat und zu Basalt erstarrte. Es gibt aber auch zwei andere Theorien: Möglicherweise ist die Erhebung – wie die Insel Madagaskar selbst – ein Überbleibsel des urzeitlichen Großkontinents Gondwana. Das würde bedeuten, dass sie aus stark gedehnter kontinentaler Kruste besteht. Eine andere, neuere Theorie geht davon aus, dass der Rücken durch die Aufwölbung von Gestein aus dem Erdmantel entstanden ist, das durch frühere, gewaltige Schmelzereignisse weniger dicht geworden ist.

Um diese Theorien zu überprüfen, wird das Forschungsteam während der Expedition Gesteinsproben direkt vom Madagaskar-Rücken und dem angrenzenden Mittelozeanischen Rücken entnehmen. Diese Proben können Aufschluss über die Zusammensetzung, das Alter und die chemischen Eigenschaften des Rückens geben. „Finden wir Basalt, deutet das auf einen vulkanischen Ursprung hin“, sagt Fahrtleiter Dr. Jörg Geldmacher, Meeresgeologe am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, „finden wir hingegen Mantelgestein, würde das die Theorie vom aufgewölbten Erdmantel bestätigen. Beides wäre spannend.“

Die Fragen, wie alt das Plateau ist und wie es entstanden ist, seien für die Geowissenschaften von grundlegender Bedeutung, betont er: „Es gibt viele solcher großflächigen Hochebenen am Meeresboden und für die meisten ist schon ein vulkanischer Ursprung nachgewiesen. Weiterhin gibt es einen deutlichen Zusammenhang zwischen großflächigem Vulkanismus und globalen Aussterbeereignissen, aber wir wissen noch nicht, warum mariner Vulkanismus so einen tödlichen Effekt hat.“ Auch dazu gibt es verschiedene Theorien. So könnten die Ereignisse zu Sauerstoffmangel im Meerwasser geführt haben, oder es könnten Gashydrate freigesetzt worden sein, die zu extremen Klimaveränderungen geführt haben.

Biologische Vielfalt und Stoffumsätze in der Tiefsee

Neben der geologischen Forschung wird auch die Biologie des Meeresbodens untersucht. Unter der Leitung von Professor Dr. Carsten Lüter vom Museum für Naturkunde Berlin konzentriert sich das Projekt MADAGASCAR-BIO auf die Erforschung der Artenvielfalt im und auf dem Boden der Tiefsee. Dabei geht es vor allem darum, bisher unbekannte Arten zu identifizieren und ihre Verbreitung zu untersuchen. Diese Untersuchungen tragen zu einem langfristigen Monitoring der Tiefsee-Biodiversität bei und liefern wichtige Erkenntnisse darüber, wie ozeanische Erhebungen, wie der Madagaskar-Rücken die Verbreitung von Arten beeinflussen.

Ein weiteres Ziel der Expedition ist es, den Kreislauf von organischem Material im tiefen Ozean besser zu verstehen. Das Projekt INDICOM, am GEOMAR angesiedelt im Forschungsbereich Marine Biogeochemie von Professorin Dr. Anja Engel, untersucht so genannte Gelpartikel, die reich an Kohlenhydraten und Proteinen sind und eine wichtige Rolle beim mikrobiellen Abbau von Kohlenstoff spielen könnten. Dafür werden Wasserproben mit Hilfe eines Kranzwasserschöpfers aus unterschiedlichen Tiefen des Indischen Ozeans genommen, um biogeochemische und biologische Parameter wie etwa die Bakterienaktivität zu bestimmen. Diese Forschung ist entscheidend für das Verständnis der Kohlenstoffflüsse im Ozean und kann zur Verbesserung von Klimamodellen beitragen.

Expedition auf einen Blick:

Name: SONNE-Expedition SO307 MADAGASCAR/INDICOM

Leitung: PD Dr. Jörg Geldmacher

Zeitraum: 12.09.2024 - 28.10.2024

Start und Ende: Durban (Südafrika)

Fahrtgebiet: Südwestlicher Indischer Ozean

Förderung:

Die Expedition ist eingebettet in drei Forschungsprojekte, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert werden.