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Erste Methanquelle unter antarktischem Meereis

Methanquelle
Die weißlichen Stellen am Meeresgrund unter dem antarktischen Meereis kennzeichnen Methanaustritte. (Bild: Andrew Thurber/ Oregon State University)

Das potente Treibhausgas Methan steigt in vielen Ozeanen aus dem Meeresgrund auf. Nur aus der Antarktis waren solche aktiven Methan-Austritte bislang nicht bekannt – das hat sich nun geändert. US-Forscher haben im Jahr 2011 während einer Tauchexpedition an der Küste der Ross-Insel erste Anzeichen einer frisch entstandenen Methanquelle am Meeresgrund entdeckt und ihre Entwicklung fünf Jahre lang verfolgt. Dabei zeigte sich: Es dauerte weit länger als gedacht, bis methanzehrende Mikroben diesen Gasaustritt besiedelten, und auch die Bakterienarten waren andere als sonst bekannt.

Wegen der großen Meereisflächen rund um die Antarktis ist der Meeresgrund der antarktischen Küstenbereiche bislang kaum erforscht. Doch gerade dort vermuten Geowissenschaftler rund ein Viertel aller Methanvorkommen der Erde. „Die Antarktis könnte Schätzungen zufolge zwischen 80 und 400 Gigatonnen Kohlenstoff in Form von Methan umfassen – das ist ein substanzieller Anteil der weltweiten Methanreservoire in marinen Reservoiren“, erklären Andrew Thurber und seine Kollegen von der Oregon State University. Wenn sich das Meereis im Zuge des Klimawandels weiter zurückzieht und der Meeresgrund wärmer wird, könnte das potente Treibhausgas aus dem Meeresgrund entweichen und einen signifikanten Beitrag zur weiteren Aufheizung der Atmosphäre leisten.

Entdeckung unter dem Meereis

Doch wie wahrscheinlich es ist, dass sich entlang der antarktischen Küsten Methan-Austritte bilden, ist bislang unbekannt. Ebenso, wie viel von dem dort austretenden Gas bis ins Wasser und die Atmosphäre gelangt. Zwar zehren an den meisten unterseeischen Methanquellen Bakterien einen großen Teil des Methans auf, bevor es in die Luft entweicht. Weil aber in der Antarktis noch keine aktive Methanquelle gefunden wurde, ließ sich dies für diese Region bislang nicht bestätigen oder widerlegen – bis jetzt. Denn Thurber und sein Team haben jetzt den ersten aktiven Methan-Austritt in antarktischen Gewässern entdeckt und untersucht. „Das ist eine bedeutende Entdeckung, die dabei helfen kann, die große Lücke in unserem Verständnis des irdischen Methankreislaufs zu schließen“, betont Thurber. Aufgespürt haben er und sein Team die Methanquelle überraschenderweise an einer Stelle des Meeresgrunds, die schon seit den 1960er-Jahren intensiv erforscht worden ist. Sie befindet sich am Rand des Ross-Schelfeises vor der Küste der Ross-Insel, auf der unter anderem der aktive Vulkan Mount Erebus liegt.

Während noch bis zum Jahr 2010 an dieser an dieser Stelle nichts Auffallendes festzustellen war, hatte sich dies bis 2011 geändert. Nun beobachteten Taucher am rund zehn Meter unter der Meereisdecke liegenden Meeresgrund eine ausgedehnte weißliche Bakterienmatte, die sich über 70 Meter Länge erstreckte und rund einen Meter breit war. „Diese mikrobielle Matte ist ein deutliches Anzeichen dafür, dass es hier einen Methan-Austritt gibt“, erklärt Thurber. Tatsächlich ergaben Messungen, dass das Wasser oberhalb dieser Matte mit Methan angereichert ist und dass auch Methan aus dem Sediment austritt. Damit hatten die Forscher die erste aktive Methanquelle der Antarktis entdeckt. Noch wichtiger aber: Die Entdeckung erfolgte kurz nachdem sich dieser Gasaustritt gebildet hatte, was es dem Team ermöglichte, erstmals die Entwicklung einer frischen Methanquelle in dieser Region mitzuverfolgen. „Es war pures Glück nötig, um eine aktive Methanquelle zu finden – und das hatten wir“, sagt Thurber.

Überraschend langsame Besiedlung

Für ihre Studie haben die Forscher im Verlauf von fünf Jahren regelmäßig Proben der Bakterienmatte und des Sediments genommen und analysiert. Zudem ermittelten sie auch vor Ort, wie viel Methan an dieser Stelle aus dem Meeresgrund austritt. Das Ergebnis: „Unseren Berechnungen zufolge liegt der Methanausstrom aus dem Sediment bei 5,1 Liter pro Quadratmeter und Tag“, berichten Thurber und sein Team. „Das deutet darauf hin, dass dieser Austritt von einem erheblichen unterirdischen Zustrom gashaltiger Flüssigkeit gespeist wird.“ Ob das Methan jedoch aus dem bakteriellen Abbau organischer Substanzen im Untergrund stammt oder möglicherweise vom nahen Vulkan, ist allerdings unbekannt. Auch warum dieser Austritt einen so langgezogenen Streifen am Meeresgrund bildet, bleibt vorerst rätselhaft. Die Wissenschaftler vermuten aber, dass der nahe Vulkan dabei eine Rolle spielen könnte: „Die Bildung von vulkanischen Schlackenkegeln kann oft zu verschiedenen unterirdischen Kanälen führen, die das beobachtete Muster der Austritte erklären könnten“, so Thurber und seine Kollegen.

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Die Untersuchungen der Bakterien in der weißlichen Matte ergaben, dass sich die sonst üblichen methanzehrenden Mikroben an dieser antarktischen Methanquelle offenbar nur extrem langsam ansiedelten. „Es dauerte zwischen ein und fünf Jahre, bis die mikrobielle Gemeinschaft auf das Aufsteigen des Methans ins Sediment reagierte“, berichten die Forscher. Das sei deutlich länger als an anderen bisher bekannten Methanquellen. Hinzu kommt, dass die normalerweise am häufigsten vertretene Gruppe von anaeroben methanzehrenden Bakterien erst gar nicht, dann nur in relativ geringem Anteil vertreten war. „Das lässt zwei mögliche Schlussfolgerungen zu: Es gibt dort Arten, die nicht zu den bisher bekannten Methanzehrern gehören, oder aber wir sind in einem noch sehr frühen Stadium der mikrobiellen Besiedlung“, konstatieren Thurber und sein Team. Welche Erklärung zutrifft, müssen nun Beobachtungen in den kommenden Jahren zeigen. Klar scheint aber schon jetzt: Dieser antarktische Methan-Austritt ist anders als alle bisher bekannten.

Quelle: Andrew Thurber (Oregon State University, Corvallis) et al., Proceedings of the Royal Society B – Biological Sciences, doi: 10.1098/rspb.2020.1134

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