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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. Welche Auswirkungen hat das auf das geologische Geschehen im Erdinnern?

Modellrechnungen legen nahe, dass der Vulkanismus an 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. Bislang fehlten jedoch Zeitreihen, um diese Zusammenhänge direkt nachzuweisen.

Zeitreihen als Schlüssel zum Erdsystem

„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. Er ist Professor für chemische Paläoozeanographie am ºÚÁÏÊÓƵ Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, und unter seiner Leitung wird ein internationales Forschungsteam an Bord des deutschen Forschungsschiffs SONNE in den kommenden acht Wochen den Südostpazifischen Rücken untersuchen – einen besonders aktiven Abschnitt des mittelozeanischen Rückens. 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.“

Vulkanisches Glas aus dem Sediment

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. Martin Frank: „In den Ablagerungen des Meeresbodens sind vulkanische Gläser und Metallverbindungen enthalten – sie erzählen uns, wie sich Magmachemie und hydrothermale Aktivität im Laufe der letzten 1,5 Millionen Jahre 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.

Dynamik des Erdsystems verstehen

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 ºÚÁÏÊÓƵ auch Charles Langmuir von der Harvard University (USA) beteiligt. An der Expedition werden außerdem Wissenschaftler des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen und der Universität Hamburg teilnehmen.

Expedition in Kürze:

Name: SO314
Fahrtleitung / Chief Scientist:  Prof. Dr. Martin Frank
Zeitraum: 13. August bis 5. Oktober 2025
Start: Papeete (Tahiti)
Ende: Antofagasta (Chile)
Fahrtgebiet: ³§Ã¼»å´Ç²õ³Ù±è²¹³ú¾±´Ú¾±°ì