Der Meeresboden

In dunklem Blau glitzert die Wasseroberfläche der Ozeane. Kaum zu glauben, dass der Meeresboden teilweise viele Kilometer tiefer liegt und sich dort unten eine spektakuläre Unterwasserlandschaft verbirgt. Denn der Meeresboden ist nicht so glatt wie der Boden eines Swimming-Pools: Am Meeresgrund finden sich hohe Berge, tiefe Gräben und Lava spuckende Vulkane genauso wie ausgedehnte Ebenen.

Wasseroberfläche Meer
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So ist das Wasser der Ozeane auch nicht überall gleich tief. Rund um die Kontinente liegen die flachen Schelfmeere. Hier neigt sich der Meeresboden von der Küstenlinie sanft abwärts bis er etwa eine Tiefe von 200 Meter unter dem Meeresspiegel erreicht. Der Boden der Schelfmeere besteht aus kontinentaler Kruste. Daher gehört er eigentlich zum Festland, auch wenn er von Meerwasser überspült ist.

Küste mit Sandstrand
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Erst viele Kilometer von der Küste entfernt, im Schnitt nach 74 Kilometern, endet der flache Schelfbereich mit der Schelfkante. Von dieser Kante an geht es wie auf einer Rutsche steil nach unten auf etwa vier Kilometer Tiefe. Dieser Steilhang bildet den Übergang zur Tiefsee, in die kein Licht mehr vordringt. Deshalb wachsen dort unten auch keine Pflanzen. Nur einige Tierarten konnten sich, trotz der feindlichen Bedingungen, an diesen Lebensraum anpassen.

Fischschwarm im flachen Wasser
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Inmitten der Ozeane ragen Gebirge in die Höhe, die mittelozeanischen Rücken. Diese Unterwassergebirge ziehen sich über lange Strecken durch alle Weltmeere. An manchen Stellen ragen sie als Inseln über den Meeresspiegel hinaus. Island zum Beispiel liegt direkt auf dem mittelatlantischen Rücken, dem längsten Gebirge der Welt.

Landschaft mit heißen Quellen in Island
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Auch tiefe Gräben durchziehen die Ozeane. Die meisten von ihnen liegen im Pazifik. Zu ihnen gehört der Marianengraben, der tiefste Graben der Welt. Er reicht bis zu 11.034 Meter unter dem Meeresspiegel hinab. Nur zwei Menschen sind jemals dort unten gewesen: Der Meeresforscher Jacques Piccard und sein Begleiter Don Walsh bei ihrer Rekord-Tauchfahrt im Jahr 1960.

Rekord-Tauchfahrt in die Tiefsee

So tief ist noch nie ein Mensch gesunken: Mit ihrem Tauchboot „Trieste“ erreichen der Schweizer Meeresforscher Jacques Piccard und der US-amerikanische Marineoffizier Don Walsh das Challenger-Tief im Marianengraben – 10.910 Meter unter dem Meeresspiegel. Eine Sensation!

Nur zwei Meter Durchmesser hat die Metallkugel, in die sich Piccard und Walsh am Morgen des 23. Januar hineinzwängen. Sie können gerade mal aufrecht stehen. Ab 8.23 Uhr geht es abwärts: Einen Meter pro Sekunde sinkt ihr Tauchboot Trieste, 18 Zentimeter dicke Stahlwände trennen sie von den Wassermassen des Westpazifik. Ob das Tauchboot dem enormen Wasserdruck standhalten kann, weiß keiner genau.

Um 13.06 Uhr erreichen die beiden ihr ehrgeiziges Ziel: Den Meeresboden am tiefsten Punkt der Erde. Eine Wassersäule von mehr als 170.000 Tonnen Gewicht lastet auf ihnen. Hier unten ist es stockdunkel. Dennoch will Piccard durch ein Plexiglasfenster einen Plattfisch gesichtet haben. Ansonsten ist wenig los in der Tiefe: Keine Pflanzen, keine Fischschwärme. Nach kurzem Aufenthalt beginnen die Abenteurer den Aufstieg.

Der nervenaufreibende Tauchgang dauert neuneinhalb Stunden. Als die beiden wohlbehalten wieder oben ankommen, ist der Jubel unermesslich. Ein Meilenstein ist erreicht – Piccard und Walsh werfen einen Behälter mit der amerikanischen Flagge in die Tiefe. Mit ihrer sensationellen Fahrt werden die beiden in die Geschichte der Menschheit eingehen.

Auguste Piccard und sein Tauchboot Trieste
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Das Tauchboot auf der Weltausstellung im Jahr 2002
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Wer ist dieser Jacques Piccard?

Wissenschaftler, Tüftler und Abenteurer – all das trifft auf den Schweizer Jacques Piccard zu. Geboren wurde er am 28. Juli 1922 in Brüssel. Der Entdeckergeist war ihm in die Wiege gelegt: Sein Vater Auguste war Physiker und Erfinder. Nachdem Auguste Piccard 1931 einen Ballon-Höhenrekord aufgestellt hatte, widmete er sich nach dem Zweiten Weltkrieg der Erforschung der Tiefsee. Sein Sohn Jacques sprang auf diesen Zug mit auf: Nach seinem Studium der Wirtschaftswissenschaft und der Geschichte, entwickelte er zusammen mit seinem Vater das legendäre Tauchboot Trieste. Die US-Marine zeigte sich beeindruckt, finanzierte Probetauchfahrten und kaufte das Boot. Jacques Piccard wurde wissenschaftlicher Berater und erreichte gegen anfänglichen Widerstand der Amerikaner, dass er bei der Rekord-Tauchfahrt zum Challenger-Tief dabei sein konnte. Kaum zu glauben: die Trieste erreichte ihr Ziel am tiefsten Punkt der Erde. Seit diesem spektakulären Ereignis ist Piccard zu allem anderen auch noch: ein Pionier der Tiefsee!

Rätselhafte Löcher in der Erdkruste

TOBI erforscht Erdmantel

Britische Forscher haben auf dem Meeresboden ein mehrere tausend Quadratkilometer großes Loch in der Erdkruste entdeckt. Nach Angaben der Wissenschaftler liegt dort der Erdmantel offen. Das Forschungsschiff RSS James Cook ist nun unterwegs, um die Stellen näher zu untersuchen. Erstes Ziel der Expedition ist ein Loch zwischen Teneriffa und Barbados. Mit dem Hightech-Roboter TOBI soll der Meeresboden gescannt und Proben entnommen werden.

Die offenen Stellen liegen am Mittelatlantischen Rücken – dort driften Erdplatten auseinander und neuer Ozeanboden entsteht. Löcher und Risse sind an dieser Stelle keine Seltenheit, doch füllen sie sich normalerweise schnell wieder mit Lava von unten auf und bedecken somit das Mantelgestein. Noch ist es den Wissenschaftlern ein Rätsel, warum in diesem Fall eine Lavakruste fehlt. Wurde sie weggerissen oder hat sie sich erst gar nicht bilden können? Mit einem Untersuchungsergebnis wird in den kommenden Monaten gerechnet.

Der deutsche Forschungseisbrecher Polarstern
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Bagger hebt Mantelgestein

Riesige Steinbrocken schaufelt der Bagger des deutschen Eisbrechers Polarstern aus dem eisigen Meer in der Arktis. Unter dem Mikroskop bestätigt sich, was die Forscher schon länger gehofft hatten: In den Proben finden sie reines Mantelgestein, dass nicht durch Vulkane zugeschüttet wurde. Ein bedeutender Fund, denn der Erdmantel ist schwer zugänglich und wird gewöhnlich von einer dicken Erdkruste bedeckt. Das Mantelgestein wurde am Gakkelrücken entdeckt – einem nördliche Ausläufer des Mittelatlantischen Rückens. Dort spreizt sich die Erdkruste so langsam wie sonst nirgendwo auf der Welt – weniger als einen Zentimeter pro Jahr. Deshalb gibt es dort so wenig vulkanische Aktivität, so dass das Mantelgestein gut erhalten blieb.

Ölpest im Golf von Mexiko

Vor zwei Wochen explodierte die Bohrinsel „Deepwater Horizon“ im Golf von Mexiko. Seitdem laufen täglich Millionen Liter Rohöl ins Meer. Die zähe Suppe bedroht jetzt vor allem die Küsten im Südosten der USA. Die Schäden für die Umwelt sind kaum abzuschätzen.

Am 20. April geriet die Ölplattform Deepwater Horizon in Brand, zwei Tage später ging sie unter. Bei der Explosion wurden elf Arbeiter getötet, 115 konnten gerettet werden. Was nach dieser Katastrophe droht, ist eine verheerende Ölpest im Golf von Mexiko. Seit Tagen versuchen Tauchroboter die Lecks in 15.000 Meter Tiefe abzudichten. Doch alle Versuche, das ausfließende Rohöl zu stoppen, sind bisher gescheitert. Auch die Bemühungen, ein Ausbreiten des Ölteppichs zu verhindern, blieben ohne den gewünschten Erfolg. So behinderte hoher Wellengang den Einsatz schwimmender Barrieren, die den sich ausbreitenden Ölteppich eindämmen sollten: Das Öl treibt weiter in Richtung Küste. In den US-Bundesstaaten Louisiana, Mississippi, Florida und Alabama wurde bereits der Notstand ausgerufen.

Experten rechnen mit Schäden in Höhe von Milliarden Dollar. Etwa die Hälfte der Summe wird für die Reinigung der verschmutzten Küsten eingesetzt werden müssen. Auch werden ungeheure Ausfälle im Tourismus und in der Fischerei erwartet.

Nach der Explosion steht die Bohrplattform in Flammen.
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Im Vordergrund ist der Ölteppich als dunkler Fleck zu erkennen.
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Schwimmende Barrieren sollen den Ölteppich aufhalten
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Die Gefahr des Tiefseebohrens

Noch vor hundert Jahren waren ergiebige Erdöllagerstätten vergleichsweise einfach zu entdecken und das Öl leicht zu fördern. Heute dagegen sind viele dieser Ölquellen bereits ausgebeutet. Weil unser Energiebedarf aber ständig steigt, werden inzwischen auch schwer zugängliche Ölfelder erschlossen. Zu ihnen gehören Ölvorkommen in der Tiefsee, die in mehr als 500 Metern Wassertiefe liegen. Um an das Erdöl zu gelangen, werden schwimmende Bohrplattformen eingerichtet. Von diesen Bohrinseln aus wird Rohstoff gefördert – auch „Offshore-Gewinnung“ genannt. Diese Art von Erdölgewinnung bedeutet allerdings einen großen Aufwand und birgt hohe Risiken, wie sich am Unglück der Deepwater Horizon gezeigt hat. Doch solange der Bedarf steigt, muss immer tiefer nach Öl gesucht werden – inzwischen in bis zu 3000 Metern Wassertiefe.

Ozeanische und kontinentale Kruste

Nicht überall ist die Erdkruste gleich aufgebaut. Die Landmassen der Erde bestehen aus kontinentaler, der Meeresboden aus ozeanischer Kruste. Einer der Unterschiede ist, dass die kontinentale Kruste neben Sauerstoff vor allem Silizium und Aluminium enthält. Die ozeanische Kruste hat dagegen auch einen hohen Anteil an Magnesium. Doch das ist lange nicht der einzige Unterschied:

Bei einem Vulkanausbruch wird neue Erdkruste gebildet
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Ozeanische Kruste bildet sich am Meeresgrund, wo entlang der mittelozeanischen Rücken Magma aufsteigt und erstarrt. Da hier ständig Kruste nachwächst, werden die beiden Lithosphären-Platten nach außen gedrückt. In Richtung der Küsten wird die ozeanische Kruste also immer älter. Einige der ältesten Stücke sind um die 200 Millionen Jahre alt. Sie liegen im Atlantik vor Nordamerika und östlich des Marianengrabens im Pazifik. Noch älter wird die etwa fünf bis acht Kilometer dicke ozeanische Kruste aber nicht: Weil sie schwerer ist als die kontinentale, taucht sie beim Zusammenstoß ab und wird im Erdinneren wieder aufgeschmolzen.

Die Färöer Inseln ragen als Teil der ozeanischen Kruste über den Meeresspiegel hinaus
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Die kontinentale Kruste ist zwar leichter, aber dafür dicker als die ozeanische Kruste: Im Durchschnitt reicht sie 40 Kilometer, unter Gebirgen sogar bis zu 80 Kilometer in die Tiefe. Wann genau sie sich gebildet hat, ist selbst der Wissenschaft noch ein Rätsel. Hinweise darauf gibt das älteste bisher bekannte Gestein auf der Erde: Es wurde in Nordkanada gefunden, ist über vier Milliarden Jahre alt und vermutlich ein Rest der allerersten Erdkruste.

Der Meeresboden an der Küste besteht noch aus kontinentaler Kruste
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Wo Platten auseinander weichen

Ein langer tiefer Riss klafft in der Erde und wird immer breiter. Gewaltige Kräfte reißen die Erdoberfläche in Stücke: Entlang dieser Bruchstelle zieht sich der Ostafrikanische Graben durch den Kontinent. Schon vor 20 Millionen Jahren begann hier Afrika auseinanderzubrechen. Heißes Magma aus dem Erdinneren drückte nach oben und riss die Erdkruste auseinander. Seitdem driften die Krustenstücke auseinander, jedes Jahr um etwa einen Zentimeter. Dass die Erde hier sehr aktiv ist, kann man auch an den vielen Vulkanen erkennen, die sich entlang des Grabens erheben. Sollte irgendwann Meerwasser eindringen, wird aus dem Ostafrikanischen Graben ein Ozean werden. Ähnliches geschah am Roten Meer. Dort trennt sich seit 25 Millionen Jahren die Afrikanische von der Asiatischen Kontinentalplatte. Der entstandene Riss wurde von Meerwasser überflutet.

Der Kilimandscharo ist nur einer der vielen Vulkane im Ostafrikanischen Graben
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Dort, wo kontinentale Kruste auseinanderbricht, entsteht ein Grabenbruch. Wo sich dagegen ozeanische Krustenstücke voneinander wegbewegen, wachsen am Meeresboden Gebirge: die Mittelozeanischen Rücken. Sie bestehen aus Magma, das aus dem Erdmantel durch die ozeanische Kruste nach oben dringt. Hier wird neues Plattenmaterial gebildet. Es drängelt sich sozusagen zwischen zwei ozeanische Platten und erstarrt zu Basaltgestein, das sich immer weiter auftürmt.

Riss in der Erdkruste: das Rote Meer
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An manchen Stellen ragen die Mittelozeanischen Rücken als Inseln über den Meeresspiegel hinaus. Island zum Beispiel und die noch junge isländische Insel Surtsey sind nichts anderes als Teile des Mittelatlantischen Rückens. Durch den Nachschub aus erstarrtem Gestein bekommt die ozeanische Kruste hier ständig Zuwachs. Sie wächst dabei nicht nur in die Höhe, sondern auch zu den Seiten. Die beiden ozeanischen Platten werden nach außen gedrückt. Weil sie sich dabei auseinanderspreizen, spricht man auch von einer Divergenzzone.

Island ist Teil des Mittelatlantischen Rückens
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Auf diese Weise entsteht neuer Meeresboden und der Ozean wird langsam breiter – allerdings nur wenige Zentimeter im Jahr. Aber moderne Satelliten können die Kontinente millimetergenau vermessen. Aus der Bewegung kann man errechnen, dass der Atlantik seit Kolumbus Überfahrt im Jahr 1492 schon um 25 Meter breiter wurde.

Der Atlantik wächst jedes Jahr mehr als 2 Zentimeter
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Aber weil die Erde insgesamt ja nicht größer wird, muss der Zuwachs an Meeresboden an anderer Stelle wieder ausgeglichen werden. Das passiert dort, wo ozeanische Kruste unter kontinentaler Kruste abtaucht: Während der Atlantik immer weiter wächst, versinkt der Pazifik langsam unter den Plattenrändern Amerikas und Ostasiens.

Wo Platten zusammenstoßen

Wenn zwei Fahrzeuge aufeinanderprallen, wird ihr Blech zusammengeknautscht. Ähnliches geschieht, wenn zwei Platten der Erdkruste zusammenstoßen. Dann wird ihr Gestein zusammengeschoben und ganz langsam in gewaltige Falten gelegt – so entstehen Faltengebirge. Was beim Autounfall die Knautschzone, ist bei der Kollision von Platten das Gebirge – nur dass ein Autounfall in Sekundenbruchteilen abläuft, eine Plattenkollision dagegen über viele Millionen Jahre.

Verformt durch den Aufprall: die Motorhaube
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Genauso sind die Alpen entstanden: Afrika drückte gegen den Eurasischen Kontinent und faltete das Gebirge auf. Auch der Himalaya in Asien oder die Anden in Südamerika verdanken ihre Herkunft dem Zusammenstoß von wandernden Erdkrustenplatten.

Schöne Knautschzone: die Alpen
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Bei einem solchen Crash schiebt sich das Gestein der leichteren Platte nach oben, die schwerere versinkt in der Tiefe. Dieser Vorgang heißt Subduktion, der Bereich, in dem die Platte abtaucht, Subduktionszone. Entlang dieser Zonen liegen oft tiefe Rinnen, weshalb sie gut zu erkennen sind. Die tiefste von ihnen ist der Marianengraben im Pazifischen Ozean. Diese Tiefseerinne liegt dort, wo die Pazifische Platte unter die Philippinische taucht.

Je weiter die Erdkrustenplatte im Erdinneren verschwindet, desto heißer wird es. Das Gestein schmilzt und in der Tiefe bildet sich Magma. Durch den wachsenden Druck kann es wieder nach oben gepresst werden. Wo es bis an die Erdoberfläche dringt, spucken Vulkane Lava und Asche. Ganze Ketten solcher Vulkane gibt es rund um die Pazifische Platte, zum Beispiel auf Indonesien. Weil sich hier ein Vulkan an den anderen reiht, heißt diese Plattengrenze auch „Pazifischer Feuerring“.

Ganze Ketten von Vulkanen reihen sich um den Pazifischen Feuerring wie hier auf Bali
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An solchen Plattenrändern brechen nicht nur Vulkane aus. Häufig bebt auch die Erde, weil die Plattenbewegung für ungeheuren Druck und wachsende Spannungen sorgt. Sobald diese sich entladen, erschüttern Beben die Erdoberfläche. In Japan zum Beispiel treffen gleich drei Platten aufeinander: die Pazifische, die Philippinische und die Eurasische. Aus diesem Grund wird Japan so oft von heftigen Erdbeben heimgesucht.

Japan ist besonders von Erdbeben bedroht
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Schätze am Meeresgrund

Tief unten am Meeresgrund ruhen verborgene Schätze. Gemeint ist hier nicht die versunkene Beute räuberischer Seefahrer; die Rede ist von Rohstoffen, die am Ozeanboden vorkommen.

Manganknollen
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Einer dieser Rohstoffe ist Methanhydrat. Dieses brennbare Eis lagert in mehr als 500 Metern Tiefe auf dem Meeresboden. Es hat sich bei niedriger Temperatur und unter hohem Druck aus Wasser und Methan gebildet, das von bestimmten Einzellern beim Stoffwechsel produziert wird. In den geschätzten Vorkommen von Methanhydrat ist über doppelt so viel Kohlenstoff gebunden wie in allen Erdöl-, Erdgas- und Kohlevorräten der Erde. Ob es jedoch in Zukunft zu unserer Energieversorgung beitragen kann, ist umstritten. Sein Abbau ist schwierig, weil es sich bei höheren Temperaturen leicht zersetzt und dabei Methan freisetzt. Die Gefahr dabei ist: Methan ist ein Treibhausgas. Wenn zu viel davon in die Atmosphäre gelangt, beeinflusst das unser Klima, die Temperaturen steigen.

In etwa 5000 Meter Tiefe liegt am Grund des Pazifiks noch ein weiterer eigenartiger Stoff: Manganknollen. Diese schwarzen Klumpen können etwa so groß wie Kartoffeln, manche sogar wie Salatköpfe werden. Als Rohstoff sind sie für den Menschen interessant, weil sie große Mengen der Metalle Mangan und Eisen enthalten. Es stecken aber auch hohe Anteile an Kupfer, Nickel und Kobalt in den runzligen Gebilden – Metalle, die in der Elektroindustrie und für die Stahlerzeugung benötigt werden. Ob sich ihr Abbau lohnt, muss noch erforscht werden: Zwar besitzen sie eine viel höhere Metallkonzentration als Erzminen an Land, doch der Abbau von Manganknollen ist wegen der großen Meerestiefe, in der sie vorkommen, besonders kompliziert.