SONNE-Expedition zum Ursprung des Meeresbodens
Wie stark beeinflussen Schwankungen des Meeresspiegels die geologischen Prozesse im Meeresboden? Gibt es eine Wechselwirkung zwischen globalem Klima und der Bildung neuer ozeanischer Kruste? Diesen Fragen widmet sich ein internationales Forschungsteam unter des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel während einer Expedition mit dem Forschungsschiff SONNE auf einer Route von Tahiti bis Chile. Gefördert vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR).
Wenn sich im Laufe der Jahrmillionen durch das Wachsen und Schmelzen von Eisschilden und Gletschern der Meeresspiegel verändert, ändert sich damit auch der Druck auf den Meeresboden. Modellrechnungen legen nahe, dass der Vulkanismus am Mittelozeanischen Rücken auf diese Druckschwankungen reagiert: etwa durch Änderungen in der Mächtigkeit der neu gebildeten Kruste, der Zusammensetzung des Magmas oder in der hydrothermalen Aktivität, bei der heiße, mineralreiche Flüssigkeiten aus dem Erdinneren ins Meer austreten.
„Wir haben sehr gute Rekonstruktionen der vergangenen Meeresspiegelverläufe, aber keine ebenso hochaufgelösten Daten zur zeitlichen Entwicklung der geologischen Prozesse am ozeanischen Meeresboden. Diese Lücke wollen wir jetzt schließen“, sagt Prof. Dr. Martin Frank, Professor für chemische Paläoozeanographie am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Unter seiner Leitung untersucht ein internationales Forschungsteam an Bord des deutschen Forschungsschiffs SONNE bis Mitte Oktober 2025 den Südostpazifischen Rücken.
Fließband der Erdgeschichte
Dort entsteht kontinuierlich neue Erdkruste, weil sich die Erdplatten voneinander wegbewegen. „Dieser Bereich des Ozeans ist wie ein Fließband der Erdgeschichte“, sagt Frank. „Und wir vermuten, dass die Prozesse hier über geologische Zeiträume hinweg vom globalen Klima beeinflusst werden – etwa über Druckveränderungen durch Schwankungen des Meeresspiegels während Eiszeiten und Warmzeiten.“
Sedimentproben entlang des Mittelozeanischen Rückens
Auf dem Weg von Papeete (Tahiti) nach Antofagasta (Chile) wird das Team in engem Abstand mit einem Schwerelot Sedimentkerne mit einer Länge von bis zu 25 Metern entlang einer Linie senkrecht zur Rückenachse entnehmen. So entsteht eine hochauflösende Zeitreihe. Frank: „In den Ablagerungen des Meeresbodens sind vulkanische Gläser und Metallverbindungen enthalten – sie erzählen uns, wie sich Magmachemie und hydrothermale Aktivität verändert haben. Diese Informationen können wir auslesen wie ein Archiv der Erdgeschichte.“ Gleichzeitig sollen auf der Expedition seismische Messungen durchgeführt werden, mit denen sich Veränderungen in der Mächtigkeit der Ozeankruste rekonstruieren lassen.
Verknüpfung von Ozean, Erdkruste und Atmosphäre
Die Expedition ist Teil des groß angelegten europäischen ERC Synergy Projekts T-SECTOR (Testing Solid Earth - Climate Connections), das sich der Frage widmet, wie eng die Prozesse in Atmosphäre, Ozean und Erdinnerem miteinander verknüpft sind. An diesem Projekt ist neben den Arbeitsgruppen von Martin Frank, Heidrun Kopp und Kaj Hoernle vom GEOMAR auch Forschende der Harvard University (USA) beteiligt. An der Expedition nehmen außerdem Wissenschaftler des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen und der Universität Hamburg teil.