Joides Resolution: Versunkene Antworten

Von Mitte November 2011 bis Mitte Jänner 2012 hat eine internationale Expedition von Wissenschaftlern im Atlantik vor Spanien und Portugal im Meeresgrund nach Antworten gebohrt. Der Grazer Patrick Grunert ist einer von ihnen.

Endlich hielt Patrick Grunert das erste Stück Tiefseeton in Händen. Eine Woche hatte er an Bord des Schiffes darauf gewartet und nun ging es los. Die Bohrvorrichtung der Joides Resolution war in den Meeresboden vorgedrungen, der erste Bohrkern lag an Deck. „Es war zu Beginn meiner Schicht“, sagt Patrick Grunert. „Irgendwann zwischen ein und zwei Uhr früh. Ganz aufgeregt habe ich die erste Probe zum Labor gebracht.“

Gemeinsam mit sieben Kollegen untersuchte der Grazer Mikropaläontologe von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und dem Institut für Erdwissenschaften der Universität Graz den Bohrkern. Dabei beschäftigte sich Grunert mit den Foraminiferen, einer Gruppe von Einzellern. Diese hinterlassen ein Gehäuse, das meist aus Kalk besteht und auch nach Millionen Jahren noch im Tiefseegrund vorhanden ist. Foraminiferen passen sich schnell an neue Umweltbedingungen an, wodurch sich auch ihre Kalkschalen verändern. Diese hohe Evolutionsrate führt dazu, dass bestimmte Foraminiferen nur über einen vergleichsweise kurzen Zeitraum existieren. „Wenn wir nun eine Probe analysierten und sahen, dass eine Foraminifere ausgestorben war oder das erste Mal auftrat, dann konnten wir so das Alter der Probe bestimmen“, sagt Grunert.

Etwa alle neuneinhalb Meter brachte das Bohrteam der Expedition 339 einen neuen Bohrkern an Deck, durchschnittlich jede halbe Stunde. Probe für Probe untersuchte Grunert die Foraminiferen, trug die wichtigsten Daten auf einer weißen Magnettafel ein, schrieb Berichte. Immer weiter fraß sich der Bohrkopf in die Vergangenheit. 500.000 Jahre, 1 Million Jahre, 3 Millionen Jahre. Und endlich war das Ziel erreicht: Der Abschnitt zwischen 5,3 und 2,6 Millionen Jahren vor heute, das Pliozän.

Hunderte Proben, 35 Wissenschaftler und eine große Frage

Was ist vor rund 5 bis 3 Millionen Jahren passiert? Welches Ereignis führte dazu, dass ein Forschungsschiff des Integrated Ocean Drilling Program (IODP) mit 35 spezialisierten Wissenschaftlern für acht Wochen in See stach, um vor Spanien und Portugal an sieben Stellen den Meeresboden anzubohren?

Vor etwa 5,2 Millionen Jahren entstand die Straße von Gibraltar, jene Meerenge, die das Mittelmeer mit dem Atlantik verbindet. Das führte dazu, dass das wärmere und salzigere Mittelmeerwasser Meeresströmungen im Atlantik beeinflusste. „Der höhere Salzgehalt führt dazu, dass das Mittelmeerwasser im Atlantik absinkt und eine Bodenströmung bildet. Durch ihre höhere Temperatur spielt diese Meeresströmung gemeinsam mit dem Golfstrom eine wichtige Rolle für das heutige Klima in Europa“, sagt Grunert. Was man nicht weiß: „Inwieweit hat das ausströmende Mittelmeerwasser das Klima im Laufe der letzten fünf Millionen Jahre tatsächlich beeinflusst?“ Um diese Frage zumindest teilweise beantworten zu können, sammelten Wissenschaftler auf der Expedition 339 Proben aus dem Pliozän. Erste Untersuchungen nahmen die Experten bereits an Bord vor, doch die richtige Auswertung der Proben beginnt erst. Mitte Juni wird sich das Forscherteam in Bremen treffen, wo die Bohrkerne gelagert sind. Dann wird sich jeder Wissenschaftler Proben für seine weiteren Forschungsprojekte mitnehmen und versuchen, einen kleinen Teil der großen Frage zu beantworten. Patrick Grunert wird sich dann voraussichtlich drei Jahre intensiv damit beschäftigen, wie die Klimaveränderungen im Pliozän mit dem Strömungsmuster der Straße von Gibraltar zusammenhängen. Denn während der Expedition ist ihm aufgefallen, dass die Strömung vermutlich stark schwankte.

Aus der Vergangenheit lernen

Die vielen Forschungsarbeiten, die mit der Expedition 339 begannen, werden nicht nur helfen, das Klima des Pliozäns besser zu verstehen. Sie könnten auch wichtige Antworten auf aktuelle Fragen liefern. „Es ist auffällig, dass das Klima damals große Ähnlichkeiten mit jenem Szenario hat, das wir für die Zukunft erwarten: Ein Temperaturanstieg von zwei bis drei Grad und ein erhöhter CO2-Gehalt“, sagt Grunert. „Und deshalb nimmt man diese Zeitspanne gerne, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie eine solche Klimaveränderung die Umwelt beeinflussen kann.“ Versteht man, wie sich der Klimawandel vor mehreren Millionen Jahren auf Pflanzen und Tiere auswirkte, kann man bessere Prognosen für jenen unserer Zeit erstellen.

Der „Six Week Blues“

Jeden Tag 12 Stunden monotone Arbeit, von Mitternacht bis Mittag, acht Wochen lang. Im Durchschnitt alle neuneinhalb Meter eine neue Probe – bei insgesamt 5.447 Metern. Einziger Luxus: Ein kleiner Fitness-Raum, Liegen am obersten Deck und ein Aufenthaltsraum mit ein paar Stühlen, einer Leinwand und einem Beamer zum Film-Schauen. In den ersten Wochen seien die meisten Crew-Mitglieder gut aufgelegt und motiviert gewesen, sagt Grunert. Aber in der sechsten Woche sei das psychische Tief gekommen, der „Six Week Blues“. „Manche wurden sehr schweigsam und zogen sich zurück. Andere waren gereizt und reagierten etwas aggressiver als sonst.“ Bei manchen Expeditionen habe der „Six Week Blues“ zu großem Streit geführt, sagt Grunert. Die Mitglieder der Expedition 339 seien aber gut damit umgegangen und auf die belastende sechste Woche vorbereitet worden. „In der siebten Woche ist die Stimmung wieder besser geworden. Da haben wir uns dann schon darauf gefreut, bald heimzukommen.“

Auch wenn die Arbeit eintönig war und die Expedition manchmal sowohl eine körperliche als auch psychische Belastung bedeutete, war es für Grunert eine schöne Zeit. Einerseits habe er wissenschaftlich sehr viel gelernt, anderseits seien auch Freundschaften entstanden. Und nicht jeder Tag bestand aus Schlafen, Essen und Arbeit am Mikroskop. Zu Thanksgiving, Weihnachten und Neujahr wurde die strenge Schichteinteilung aufgehoben und die Mannschaft feierte – allerdings ohne einen Tropfen Alkohol. Denn der war auf der Joides Resolution aus Sicherheitsgründen streng verboten.

Zermürbende Wartezeit

Bevor die Wissenschaftler aufbrechen konnten, wurde die Expedition 339 acht Jahre lang vorbereitet. Das Projekt musste geplant, eingereicht und genehmigt werden. Aus den Bewerbern wurden jene Wissenschaftler gewählt, die am besten für die Arbeit an Bord geeignet waren. Und neben vielen anderen organisatorischen und technischen Vorbereitungen musste man die besten Stellen für die Bohrungen finden. Auf der Joides Resolution sorgte ein straffer Zeitplan dafür, dass die Proben unverzüglich untersucht wurden und das Bohrteam arbeitete schnell, genau und fast bei jedem Wetter. Das alles führte dazu, dass die Arbeit zügig und ohne große Probleme erledigt werden konnte. Allerdings verlief nicht jeder Arbeitstag reibungslos. Einmal stieß der Bohrkopf auf Sandstein. Die groben Körner erzeugten eine ungewöhnlich große Reibung und es dauerte mehrere Stunden, bis die Mannschaft das Hindernis überwunden hatte. In solchen Momenten wartete Patrick Grunert tatenlos darauf, dass endlich eine neue Probe kommen würde. Die Proben zu untersuchen, das sei zwar wenig abwechslungsreich gewesen – „Aber es hat meinen Kopf beschäftigt. Auf eine Probe zu warten, die nicht kommen will, und nichts tun zu können – das war um einiges anstrengender.“

Tausende verlorene Jahre?

Manchmal erlebten die Wissenschaftler auch eine böse Überraschung, wenn ein neuer Bohrkern an Deck kam: Im neuneinhalb Meter langen Bohrkern „fehlten“ einige Zentimeter. Trifft der Bohrkopf auf besonders sandige und vergleichsweise lockere Schichten, kann es zu einem solchen „Bohrverlust“ kommen. „50 Zentimeter oder ein Meter, das klingt nicht nach viel“, sagt Grunert, „Aber das kann teilweise eine verdammt lange Zeit sein, die so verloren geht.“ Abhängig von der Sedimentationsrate fehlen im besten Fall 1.000 Jahre, im schlimmsten Fall mehrere 100.000 Jahre. Aber auch auf Bohrverluste war die Mannschaft vorbereitet: Weil man das Problem von anderen Expeditionen kannte, wurden an den Bohrstellen meist drei Bohrungen vorgenommen, sodass man auf einen anderen Kern zurückgreifen und Bohrverluste vermeiden konnte.

Ein langersehnter Spaziergang

Die acht Wochen auf der Joides Resolution haben ihn vermutlich zu einem konzentrierteren, geduldigeren und zielstrebigeren Wissenschaftler gemacht, sagt Patrick Grunert. Persönlich hätte ihn die Expedition aber nicht verändert, glaubt er. Dazu seien die acht Wochen dann doch zu kurz gewesen. Länger hätte er nicht auf dem Schiff bleiben wollen, auch wenn er gerne wieder einmal zu einer ähnlichen Fahrt aufbrechen würde. „Am meisten habe ich wahrscheinlich vermisst, einfach rausgehen zu können“, sagt er. Natürlich könne man das Schiff erkunden, aber nach einigen Tagen kenne man dann doch jeden Winkel. „Als wir schließlich nach acht Wochen das erste Mal Land betreten haben, haben wir zuerst einmal einen ausgiebigen Spaziergang durch die Stadt gemacht.“

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2012 unter dem Titel „Versunkene Antworten“ leicht verändert erschienen im “Universum Magazin”.

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