Unbekannte Ozeane: Wie Forscher die Tiefsee vermessen

Unbekannte Ozeane: Wie Forscher die Tiefsee vermessen

von Birk Grüling

Um den Naturschutz voranzubringen, wollen Forscher mit Tiefseerobotern die letzten unbekannten Flecken der Ozeane erkunden. Die Zeit drängt.

Die Tiefsee ist eine Terra incognita. Nur schätzungsweise zehn Prozent des Meeresbodens ist gut erforscht, der Rest völlig unbekannt. Selbst die Oberflächen von Mond und Mars sind besser kartiert.

Im März 2014 wurde uns allen genau dieses Unwissen schmerzlich bewusst. Kurz nach Mitternacht verlor die Bodenkontrolle den Kontakt zum Flug MH 370 der Malaysia Airlines. Bis heute fehlt von dem Flugzeug und den 239 Insassen jede Spur. Wahrscheinlich stürzte die Maschine in den Indischen Ozean und sank hinab in die unbekannte Dunkelheit der Tiefsee.

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Knapp ein halbes Jahr vor dem Flugzeugunglück stießen Forscher des Alfred-Wegner-Instituts für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven quasi im Vorbeifahren auf zwei Unterwasserberge. Trotz der Größe von Alpengipfeln war ihre Entdeckung Zufall. 

Das sind nur zwei von unzähligen Beispielen die zeigen, wie unerforscht der größte Lebensraum unserer Erde noch ist. Doch es gibt Hoffnung. Mit moderner Roboter-Technik machen sich immer mehr Wissenschaftler an die Vermessung der Tiefsee.

Der Blick von unten ist genauerEnde November veröffentlichte ein internationales Forscherteam um Guy Williams vom Institute of Antarctic and Marine Sciences an der University of Tasmania eine neue 3D-Karte des antarktischen Eises. Die Grundlage dafür waren die Sonaraufnahmen des Unterwasserroboters SeaBed. Das zwei Meter große und 200 Kilo schwere Fahrzeug untersuchte zwischen 2010 und 2012 insgesamt eine halbe Million Quadratmeter antarktischen Meereises.

Sein Erfolgsrezept: In 20 bis 30 Meter Tiefe schwamm der Roboter autonom auf und ab. Die Forscher steckten dafür Raster von jeweils 400 mal 400 Meter ab. Mit nach oben gerichtetem Sonar maß SeaBed die Struktur des Eises und machte mit seinen Kameras hochauflösende Bilder. Aus diesen Daten konnten die Wissenschaftler eine 3D-Karte entwickeln - bis auf 25 Zentimeter genau.

Eine wichtige Erkenntnisse dabei: Manche Eisschichten sind bis zu 17 Meter stark, die durchschnittliche Dicke liegt zwischen 1,5 und 5,5 Metern. Das ist mehr, als bisher angenommen. Früher erstellten Forscher solche Abschätzung vornehmlich aus Satellitendaten und Eisbohrungen. In ihrer Genauigkeit reichen diese Methoden jedoch längst nicht an den Roboter und sein Blick von unten heran.

In den nächsten Jahren wollen die Wissenschaftler ihre Reisen unter das Eis fortsetzen. „Wir wollen noch mehr Erkenntnislücken über die Entwicklung des Eises schließen und so seine Rolle im Klimawandel besser verstehen“, schreiben die Forscher in ihrem Artikel im Fachjournal Nature Geoscience.

Bilder aus der unbekannten WeltAuch deutsche Forscher vom Alfred-Wegner-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven beteiligen sich an der Vermessung der unbekannten Welt unter dem Eis. Gemeinsam mit dem amerikanischen Woods Hole Institut für Ozeanographie entwickelten sie einen Roboter, der unter das Eis tauchen kann. Von Bord des deutschen Forschungsschiffs Polarstern wird er mit einem hauchdünnen Glasfaserkabel gesteuert. Für alle Fälle besitzt der Roboter außerdem einen „Autopiloten“, der ihn auch ohne Kabel zum Schiff zurückbringen kann. Besonders machen ihn seine Makrokameras. Mit ihnen überträgt er hochauflösende Live-Bilder in Echtzeit in den Kontrollraum des Schiffs.

Für die Forscher eine sehr spannende Erfahrung: Neben Messdaten und Proben können sie sich ein Live-Bild über das Leben unter dem Eis machen. So konnten die Biologen um Antje Boetius zum Beispiel erstmals die sommerliche Planktonblüte samt allerlei Krebsen, Algen und Pfeilwürmern direkt unter dem Eis filmen. Das Filmmaterial und die Proben werten die Forscher im Moment aus. 2016 will die Crew wieder kommen und die Veränderungen des Lebensraum im Herbst und aufkommenden Winter untersuchen.

Auch andere Forscher lieferten in den letzten Monaten spektakuläre Bilder aus der Tiefsee. Wissenschafter des Monterey Bay Aquariums filmten zum Beispiel erstmals einen Schwarzanglerfisch bei der Jagd in 600 Meter Tiefe. US-Forscher von Schmidt Ocean Institute entdeckten auf 8.143 Meter Tiefe sogar eine bisher unbekannte Fischart -  in dieser Tiefe hatte man vorher noch nie einen Fisch beobachtet. All das sind aber nur kleine Einblicke in einen großen und extremen Lebensraum.

Erst entdecken, dann schützenFür umfassendere Erkenntnisse sollen in den nächsten Jahren noch mehr autonome Roboter in die Tiefsee hinabsteigen. Die Vision: Ganze Schwärme von Robotern könnten die Tiefsee kartieren und, ausgestattet mit Kameras und Sensoren, wichtige Daten über das Ökosystem in der Tiefe sammeln.

Wie so etwas aussehen könnte, zeigt der Viator-Crawler vom Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel (Geomar). Wie ein Mars-Lander wird der Roboter auf den Meeresboden herabgelassen. Mit Kettenantrieb macht er sich dort auf Expedition, selbstständig und ausgestattet mit allerlei Sensoren und Messgeräten.

Der Clou: Wenn die Akkus leer sind, kehrt der Roboter zu seiner Ladestation in der Tiefe zurück - per Induktion wie bei einer elektrischen Zahnbürste werden seine Batterien geladen und Messdaten übertragen. Ab 2017 soll der Viator im Meer getestet werden. Andere Roboter-Modelle könnten sich per Sonar, Kamera und Laser am Meeresboden entlang tasten und so das Gebiet kartieren. Auch hier stehen erste Modelle kurz vor dem Praxistest.

Die Daten und Bilder aus der Tiefsee befriedigen dabei nicht nur die Neugier der Forscher, sondern sollen auch zum besseren Schutz der Terra incognita beitragen. Genau dafür braucht es noch mehr Wissen darüber, wie das Ökosystem der Tiefsee funktioniert und wie es sich durch den Klimawandel und Umweltverschmutzung verändert.

Schließlich ist es ein erklärtes Ziel der internationalen Staatengemeinschaft, die Artenvielfalt der Tiefsee zu bewahren. Das ist nur möglich, wenn die Forscher auch etwas über die Arten und ihre Lebensräume wissen. Bisher sind die Schlüsselarten nur bruchstückhaft identifiziert, die Verbreitungsgebiete kaum bekannt.

Und die Zeit drängt: Knapper werdende Rohstoffe an Land machen einen Bergbau in der Tiefsee immer wahrscheinlicher. Schutzgebiete und Ausgleichsflächen zu schaffen, wie beim Landbergbau üblich, wäre mit dem heutigem Forschungsstand kaum möglich.

Wie autonome Tauch-Roboter arbeiten, zeigt dieses Video (englisch):

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