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Geoarchiv an der Weser

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 29.08.2011 16:51

Ein von außen nicht weiter auffällig Gebäude des Bremer Zentrums für marine Umweltwissenschaften (Marum) beherbergt eines der größten geologischen Archive der Welt. In konstant kühl gehaltenen Räumen werden hier über 140 Kilometer Bohrkerne gelagert, an die Oberfläche geholt in über 40 Jahren ozeanischer Tiefbohrung. Bremen beherbergt das größte von drei Bohrkernlagern des internationalen Tiefbohrprogramms IODP. Die Bohrkerne der ersten Expeditionen sind immer noch erhalten und liefern weiterhin Material für wissenschaftliche Studien.

Chikyu im Sonnenschein"Wir leben an der Erdoberfläche, aber diese Oberfläche wird gestaltet von Prozessen tief im Inneren des Planeten", erklärt Catherine Mevel, Professorin am Pariser Institut für Geophysik und Direktorin des Europäischen Meerestiefbohrkonsortiums Ecord. Seit über 40 Jahren bohren Wissenschaftler in weltumspannenden Kooperationen tief in die Erdkruste hinein, um bessere Informationen über die Funktionsweise unseres Planeten und seine Vergangenheit zu gewinnen. Mit dem Fortschritt der Technik ging es immer tiefer, inzwischen kann man viele Tausend Meter in den Meeresboden bohren, selbst wenn dieser bereits von ein paar Kilometern Ozean überdeckt ist.

Kernlager BremenAuf eine Gesamtlänge von mehr als 350 Kilometer kommen die Bohrkerne, die in den drei Lagern in Bremen, im texanischen College Station und in Kochi auf der südjapanischen Insel Shikoku gesammelt wurden. Sie sind das Archiv von drei großen internationalen Bohrprogrammen und speichern Informationen über viele Millionen Jahre Erdgeschichte. "Die ältesten Kerne, die wir haben, sind vom Anfang des Deep-Sea-Drilling-Programms", erklärt Alex Wülbers, Kurator am Bremer Bohrkernlager. Diese Bohrkerne stammen aus dem Jahr 1968 und wurden nahezu halben Wegs zwischen Amerika und Afrika aus der Tiefsee geborgen. "Es kommen immer noch Wissenschaftler, die an dem Material interessiert sind", erklärt Wülbers, "denn aus diesen Gegenden gibt es nichts anderes."

Wülbers im KernlagerIn riesigen Gitterpalettenlagern ruhen in Bremen die Bohrkerne in Plastikbehältern, säuberlich in 1,50 Meter lange Stücke unterteilt und dann noch einmal in Hälften gesägt. Die Temperatur beträgt kühle +4 Grad, im Sommer wie im Winter, vor allem damit das organische Material in den Sedimenten nicht zu schnell zerfällt. Die Sedimentkerne sind in Frischhaltefolie eingepackt, damit die Feuchtigkeit nicht zu schnell entweicht. Bei Bedarf kann Wasser über ein Schwämmchen im Behälter nachgeliefert werden.  Aus der Tiefe kommen die Bohrkerne in der Regel in zehn Meter langen Stücken, die auf den großen Bohrschiffen aus Japan und den USA schon an Bord in Stücke gesägt werden. Auf den kleineren Plattformen der Europäer geht das nicht, bei diesen Missionen werden Konfektionieren und erste Analysen im Bremer Lager durchgeführt. "Das ist dann wie Weihnachten", meint Wülbers.

BohrkerneEine Hälfte der Bohrkerne wird als Arbeitshälfte genutzt und für Proben aufgebraucht. "Eine typische Probengröße sind etwa 20 Gramm", erklärt Wülbers. Doch hänge das sehr stark vom Forschungsprojekt ab, für das das Material benötigt wird. "Letztens hat jemand, der aus Sanden aus einem Bohrkern vor Grönland radioaktive Stoffe isolieren will, 50 Kilo bekommen", erzählt der Kurator. Bewerben um eine Probe kann sich jeder Wissenschaftler, sein Antrag wird von den Kuratoren oder sogar einem eigens einberufenen Wissenschaftlerausschuss darauf überprüft, ob es sich erstens um eine sinnvolle wissenschaftliche Fragestellung handelt, das zweitens nicht bereits von anderen Forschern beantwortet wurde.

Als sogenannte Archivhälfte soll die andere Hälfte des Kerns unangetastet bleiben, damit auf jeden Fall immer etwas von der kostbaren Bohrung vorhanden ist. Damit können dann zerstörungsfreie Untersuchungen gemacht werden. "Da sind wir dann ganz froh, dass wir immer noch die intakte Archivhälfte haben", so Wülbers, "heutzutage kann man Sachen machen, von denen man in den 70er-Jahren noch nicht einmal träumte."

Bohrkern 1049bAllerdings gibt es auch Kerne, bei denen die Kuratoren sich kaum vor Anfragen retten können und dann auch die Archivhälften angreifen. "Die berühmte K-T-Grenze, Kreide/Tertiär, wäre so ein Fall", erklärt Wülbers, "die ist grammweise an Wissenschaftler verteilt worden." Vier Bohrkerne hat man 1997 im Atlantik halben Wegs zwischen den Bahamas und North Carolina am nordamerikanischen Kontinentalschelf erbohrt. "Das hat man gemacht, weil man wußte, dass das Material heiß begeht sein wird", so Wülbers. Und tatsächlich sind bereits alle Arbeitshälften aufgebraucht und dazu noch große Teile von zwei der vier Archivhälften. "Die zwei übrigen Archivhälften sind absolut no go", sagt Wülbers, "eine liegt bei uns hier, das ist die, die wir für die Örtlichkeit benutzen, ein echtes Original. Und das zweite Original liegt im Smithsonian Institute in Washington in der Klimakammer."

BohrkerneBesonders wichtig sind die Bohrkerne als Klimaarchive. Unaufhörlich rieseln Partikel von der Oberfläche auf den Meeresboden, bleiben sie dann ungestört dort liegen, speichern sie Informationen etwa über die zum Zeitpunkt der Ablagerung herrschenden Wassertemperaturen. Das kann zum Beispiel mit Hilfe charakteristischer Phytoplanktonarten geschehen, die jeweils nur unter ganz bestimmten Temperaturen und Salzgehalten gedeihen. Je nach Bohrkern finden sich auch Einflüsse von mehr oder weniger nahen Kontinenten, mit denen sich das regionale Klima rekonstruieren läßt. Aber nicht nur Klimaforscher nutzen die Berücksichtigt man die Größe der Weltmeere, sind die bisherigen Bohrungen nicht mehr als eine Handvoll Stichproben, die äußerst dünn über die Erde verstreut sind.

Das Bremer Lager ist das größte der drei, es nimmt Bohrkerne aus dem Atlantik, der Arktis , dem Mittel- und dem Schwarzen Meer auf. Rund 142 Kilometer sind es bislang. "Wir haben auch begonnen, Bohrkerne aus Süßwasser-Seen aufzunehmen", so Wülbers, "zum Beispiel vom Toten Meer, dem Van-See in der Türkei oder dem Elgygytgyn-See in Sibirien." Denn auch diese Proben müssen bei konstant niedrigen Temperaturen aufbewahrt werden, um möglichst lange für die Forschung zur Verfügung zu stehen. Schließlich gehören Bohrkampagnen zu den teuersten Veranstaltungen der Geowissenschaften. Das hochmoderne japanische Bohrschiff "Chikyu" zum Beispiel kostet jeden Tag rund eine halbe Million Euro.

Schwere Jungs: Bohrschiff eskortiert von zwei EisbrechernDas derzeit laufende Programm IODP endet 2013, der Name des Nachfolgers steht noch nicht fest, allerdings wurde im Juni bereits der Wissenschaftsplan verkündet. Man wolle die verbesserten technischen Möglichkeiten ausreizen und sehr tief in die Erdkruste und den darunter liegenden oberen Mantel bohren, hieß es damals auf einer Veranstaltung in Amsterdam. "Wir werden eine komplett neue Welt von Mikroorganismen entdecken, die ohne Photosynthese unterhalb des Meeresbodens gedeihen und den Großteil der Biosphäre ausmachen", hatte schon zuvor Kiyoshi Suyehiro, der IODP-Generaldirektor von der japanischen Meeresforschungsbehörde Jamstec im April auf der EGU-Jahrestagung in Wien erklärt. Auch die bereits vor einem halben Jahrhundert angedachte Bohrung in die Übergangszone zwischen Erdkruste und Erdmantel und die tiefgehende Untersuchung der Erdbebenzone im Nankai-Trog vor Tokio standen auf dem Meerestiefbohr-Programm. Was aus diesen ganzen Plänen wird, steht seit kurzem in den Sternen. Offenbar ziehen sich die USA wegen drastischen Sparzwangs aus dem internationalen Konsortium zurück.

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