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Methan sprudelt schon seit der Eiszeit

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 11.09.2014 16:12

Die größten Kohlenstoffspeicher der Erde stellen die Gashydrate in den Ozeanen und der Tundra dar. Werden sie mobilisiert, droht ein extremes Treibhausklima. Daher waren viele Forscher alarmiert, als sie dank modernster Sonargeräte bei der Inselgruppe Svalbard Methanfontänen am Meeresboden feststellten, die eine solche Mobilisierung anzeigen könnten. Jüngste Forschungen zeigen jetzt allerdings, dass diese Ausgasungen schon mindestens seit der jüngsten Eiszeit auftreten. Der menschengemachte Klimawandel scheint daher nicht verantwortlich zu sein.

Methanhydrate sind brennendes Eis. (Bild: IFM-Geomar)Die Methanfontänen auf dem Vestnesa-Rücken westlich der arktischen Inselgruppe Svalbard sprudeln wohl schon wesentlich länger, als der Mensch das irdische Klima beeinflusst. "Die Sedimentkerne, die wir studiert haben, zeigen, dass dort Methan seit mindestens 23.500 Jahren ausgast", erklärt Giuliana Panieri, Professorin für Umwelt und Klima an der Universität Tromsö und Forschungsgruppenleiterin am dortigen Zentrum für arktische Gashydrate. Panieri sucht an Europas nördlichster Universität nach Methoden, wie man das Verhalten der Methanhydrate auch über lange Zeiträume hinweg rekonstruieren kann, denn geeignete Technologie zur Beobachtung haben die Forscher erst seit wenigen Jahren. In den Kalkschalen einzelliger Algen, der sogenannten Foraminiferen, glaubt sie einen Indikator gefunden zu haben. "Wir glauben, dass sie ein sehr gutes Werkzeug sind", so Panieri, "wenn wir die Kohlenstoffisotope in ihren Schalen messen, liefert uns das die Informationen, um die Methanemissionen in der Vergangenheit zu rekonstruieren."

 

Dank moderner Sonartechnologie haben verschiedene Expeditionen am Vestnesa-Rücken die Gasfontänen entdeckt, die verraten, dass Methan aus dem Meeresboden austritt. Die Quelle sind wohl  Gashydrate, die sich dort über Jahrhunderttausende im Meeresboden gebildet haben. Diese Gemische aus Wassereis und Erdgas sind nur unter ganz bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen stabil. Wird der Druck zu gering oder die Temperatur zu hoch, kann das Methanmolekül aus seinem Käfig aus Wassereis ausbrechen. Befürchtet wurde daher, dass in der Tiefsee vor Spitzbergens Westküste die Temperatur die entscheidende Schwelle überschritten habe und sich die Methanhydratgürtel langsam auflösen.

 

Weil es bei den Gashydraten um den größten Kohlenstoffvorrat der Erde geht, interessieren sich viele Forscher für das Geschehen am Vestnesa-Rücken. Was dort geschieht, könnte sich schließlich im Grundsatz überall wiederholen, wo Hydrate im Boden schlummern. Deutsche Wissenschaftler waren im August 2012 mit dem Schiff "Maria S. Merian" vor Ort, um die Methanfontänen eingehend zu erforschen. Die Ausgasungen, so schrieben sie Anfang des Jahres in "Science", seien seit mindestens 3000 Jahren im Gange, saisonale Temperaturschwankungen im Bodenwasser unmittelbar über dem Meeresgrund würden die Methanfontänen zusätzlich antreiben.

 

Die Foraminiferen dürften zu den Opfern der Ozeanversauerung gehören. (Bild: GEOMAR)Panieri und ihre Kollegen können mit ihrem Foraminiferen-Indikator den Beobachtungszeitraum jetzt entscheidend erweitern. Mit den insgesamt 23.500 Jahren deckt die Italienerin die derzeitige Warmzeit und einen beträchtlichen Teil der vorhergehenden Kälteperiode ab. "Ausgasungen hat es auch in der letzten Eiszeit gegeben", so Panieri, "die prominenteste allerdings kurz vor der Bølling–Allerød-Warmzeit." Die begann vor 14.700 und endete vor 12.700 Jahren abrupt, als die Jüngere Dryas die Gletscher noch einmal wachsen ließ.

 

Die von Giuliana Panieri angewandte Methode nutzt wie viele andere indirekte Indikatoren auch die unterschiedlich schweren stabilen Varianten, in denen die Atome auftreten. In ihrem Fall ist es der Kohlenstoff, der in einer leichten Variante mit 12 Neutronen im Kern und einer schweren mit 13 Neutronen auftritt. Kalkalgen bauen ihre Schale aus den Stoffen aus dem sie umgebenden Wasser auf, darunter eben auch kohlenstoffhaltige Karbonat-Ionen. "Wenn Methan im Wasser ist, ist das Verhältnis zwischen leichtem und schwerem Kohlenstoff stark verändert", so Panieri, "der schwere Kohlenstoff ist um 15 bis 20 Promille verringert."

 

Die nächsten Schritte für die Mikropaläontologin und ihre Kollegen stehen jetzt an: Einerseits eine entscheidende Verbesserung der Isotopenanalyse. "Wir wollen eine quantitative Information, wie viel Methan eine bestimmte C13-Anomalie produziert", so Panieri. Andererseits soll der Beobachtungszeitraum noch tiefer in die Vergangenheit verlängert werden. In den kommenden Wochen will das norwegische Forschungszentrum mit dem vom Bremer Marum entwickelten Meeresboden-Bohrgerät zum Vestnesa-Rücken fahren und dort tiefreichende Bohrkerne erbohren. Bis zu 70 Meter tief kann Mebo bohren, das würde vielen Jahrtausenden entsprechen. Und zum dritten wollen die Norweger ein Tiefseeobservatorium in dem Gebiet errichten, das die Methanaktivitäten rund ums Jahr beobachten soll. Schon im Sommer hat es eine kombinierte Schiffs- und Flugkampagne gegeben, um synchrone Daten für die Ausgasungen am Meeresboden, den Methantransport in der Wassersäule und schließlich für die Methanabgabe von der Meeresoberfläche an die Atmosphäre zu erhalten.