Heiße Quellen in der Arktis: Hotspots des Lebens entdeckt
Neue Studie zeigt: Hydrothermale Quellen in der Arktis sind einzigartig und könnten Hinweise auf Leben auf anderen Planeten liefern.
Die Abbildung zeigt den von hydrothermalen Ablagerungen geprägten Ozeanboden am Polaris-Hydrothermalfeld. Zu sehen sind auch einige kleine Schornsteinstrukturen, die teilweise mit Mikrobenmatten (in blassgelb) bewachsen sind.
Foto: PS101 AWI OFOS System
Hydrothermalquellen in der Tiefsee sind faszinierende Lebensräume. Sie gelten als Hotspots des Lebens, da sie einzigartige ökologische Nischen bieten. Doch ihre Entdeckung gleicht oft der Suche nach der sprichwörtlichen Nadel im Heuhaufen. Besonders herausfordernd ist die Suche in der Arktis, wo extreme Bedingungen herrschen.
Ein internationales Forschungsteam hat nun das nördlichste bekannte Hydrothermalfeld entdeckt – das Polaris-Feld, nur 300 Kilometer vom Nordpol entfernt. Diese Entdeckung wurde mit dem Forschungseisbrecher Polarstern gemacht. Bisher war bekannt, dass Hydrothermalsysteme bevorzugt an durchlässigen geologischen Strukturen wie mittelozeanischen Rücken entstehen. Besonders interessant ist der Gakkelrücken im Arktischen Ozean. Er ist der weltweit am langsamsten spreizende mittelozeanische Rücken. Hier fanden die Forschenden eine Quelle, die sich deutlich von den bekannten „Schwarzen Rauchern“ unterscheidet.
Das Polaris-Hydrothermalfeld: Anders als erwartet
Hydrothermale Quellen entstehen, wenn Meerwasser durch heißes Gestein im Meeresboden zirkuliert, sich dabei mit Mineralien anreichert und wieder austritt. Besonders bekannt sind sogenannte Schwarze Raucher, die metallreiche Fluide ausstoßen. Beim Polaris-Hydrothermalfeld stießen die Forschenden jedoch auf eine andere Art von Quelle.
Statt metallhaltiger Fluide gibt Polaris vor allem Wasserstoff und Methan ab. Diese Stoffe spielen eine entscheidende Rolle für mikrobielles Leben, das in extremen Umgebungen gedeihen kann. „Diese Entdeckung war unerwartet“, erklärt Dr. Elmar Albers vom Alfred-Wegener-Institut. Basierend auf bisherigen Daten hatten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein System mit Schwarzen Rauchern erwartet. Doch eine Kombination aus geochemischen Analysen und Meeresbodenuntersuchungen zeigte ein völlig anderes Bild.
Vielfalt hydrothermaler Systeme
Die neuen Erkenntnisse zeigen, dass Hydrothermalquellen noch vielseitiger sind als bisher gedacht. Der Polaris-Standort ist Teil einer Reihe von Entdeckungen, die aufzeigen, dass es viele verschiedene Formen der geochemischen Wechselwirkung zwischen Meerwasser und Gestein gibt. Laut Studie konnten die Eigenschaften von mehr als 90 % der bekannten Hydrothermalfelder an ultraslow-spreading mittelozeanischen Rücken nur durch Wassersäulenmessungen und Meeresbodenkartierungen erschlossen werden. Doch detaillierte Untersuchungen wie bei Polaris zeigen, dass klassische Kategorisierungen nicht immer zutreffen.
„Wasserstoffreiche Quellen wie Polaris bieten eine besonders ergiebige chemische Energiequelle für Mikroorganismen“, sagt Chris German von der Woods Hole Oceanographic Institution. „Die Vielfalt der Mikroorganismen, die sich in solchen Umgebungen ansiedeln, ist wirklich beeindruckend.“
Ein Blick ins Universum
Nicht nur für die Erforschung der Tiefsee, sondern auch für die Astrobiologie sind diese Erkenntnisse von großer Bedeutung. NASA-Forschende sehen in den arktischen Hydrothermalsystemen eine Parallele zu den Bedingungen auf eisbedeckten Monden wie Europa oder Enceladus. Dort könnten ähnliche chemische Prozesse ablaufen, die Leben ermöglichen.
„Was wir in der Arktis lernen, hilft uns direkt dabei, nach Leben auf anderen Welten zu suchen“, betont Becky McCauley Rench vom NASA-Astrobiologieprogramm.
Neue Perspektiven für die Tiefseeforschung
Die Entdeckung des Polaris-Feldes zeigt, dass es noch viel zu erforschen gibt. Die Analyse geochemischer Daten ist entscheidend, um die komplexen Prozesse im Untergrund zu verstehen. Falsche Annahmen können weitreichende Folgen haben, zum Beispiel für das Verständnis globaler Stoffkreisläufe.
Mit weiteren Expeditionen und verbesserten Messmethoden könnte die Tiefseeforschung noch mehr über die Vielfalt hydrothermaler Systeme ans Licht bringen. Die Arktis könnte dabei eine Schlüsselrolle spielen.
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