Ende 2016 trafen Wissenschaftler an Bord des britischen Forschungsschiffs James Cook 500 Kilometer vor der Küste Nordwestafrikas ein und suchten nach zwei Schätzen, die durch einen Fluch verbunden waren.
Ein Kilometer unter dem Schiff befand sich in ständiger Dunkelheit und unter drückendem Druck ein toter Vulkan, der Tropic Seamount. Ein Schatz blühte an seinen Flanken: ein jenseitiger, bunter Wald. Dort wuchsen zusammengerollte, blasse Schwämme, die aussahen wie Kartoffelchips von der Größe von Tellern, ebenso wie spärlich weiße Korallen, die mit Tintenfisch-Eiersäcken geschmückt waren.
Ein Großteil dieses Lebens hing am Fels, der mit einer schwarzen, holprigen Haut bedeckt war, die so langweilig wie Asphalt war. Diese Kruste mit einer Dicke von etwa 12 Zentimetern ist der andere Schatz – reich an seltenen Mineralien, die die moderne Wirtschaft antreiben. Allein auf dem Tropic Seamount könnte es genug Kobalt für 277 Millionen Elektroautos und genug Tellur enthalten, um Sonnenkollektoren zu bauen, die mehr als die Hälfte des britischen Stroms erzeugen.
Der Fluch: Um an diese Mineralien heranzukommen, muss man möglicherweise den biologischen Reichtum zerstören. Dieses Rätsel motivierte die Reise zum Seeberg. „Wir versuchen, die weltweite Nachfrage nach kritischen Elementen zu lösen, die wir brauchen, um eine kohlenstoffarme, nachhaltige Umweltzukunft zu schaffen“, sagt Bramley Murton, ein Meeresgeowissenschaftler, der die Expedition für das National Oceanography Centre in Southampton, Großbritannien, leitete machen wir das so, dass es nur minimale auswirkungen hat? „
Während Wissenschaftler die geschätzten 30.000 Hauptgipfel unter der Meeresoberfläche kartieren und erforschen, verschärfen sich die Spannungen zwischen Erhaltung und Nutzung. Alexander von Humboldt hat vor mehr als zwei Jahrhunderten dokumentiert, wie das Klima und andere physikalische Bedingungen die Ökologie der terrestrischen Berge beeinflussen. Jetzt erforschen Meeresforscher, wie die einzigartigen aktuellen Muster in der Nähe von Seamounts ihre außerordentlich reiche Ökologie fördern und sie mit einigen der reichsten Mineralvorkommen des Planeten überziehen.
Eine gemessene Spitze
Der Tropic Seamount vor der nordwestafrikanischen Küste ist ein untergetauchter Gipfel, der die Aufmerksamkeit von Meeresgeologen und Biologen auf sich zieht. Insgesamt haben Forscher jedoch relativ wenige der geschätzten 30.000 Seamounts der Erde besucht, die in einer Vielzahl von Formen und Größen vorliegen. Viele sitzen tief in weitgehend ungeregelten internationalen Gewässern.
Das Aufkommen von Tieftauchrobotern, Präzisionssonar und anderen Technologien, die Forschern eine beispiellose Möglichkeit bieten, Seeberge zu untersuchen, ermöglicht auch Fortschritte in Richtung kommerzieller Ausbeutung. In den letzten Jahrzehnten haben zum Beispiel Fischerboote, die mit Tieftauchnetzen ausgestattet sind, Arten anvisiert, die auf untergetauchten Bergkämmen schwimmen, wobei die langfristigen ökologischen Folgen manchmal wenig berücksichtigt werden. Nun haben Seamounts die Aufmerksamkeit von Menschen auf sich gezogen, die daran interessiert sind, mit hochentwickelten Maschinen Tiefsee-Habitate abzubauen, darunter hydrothermale Quellen und Abgrundebenen, in denen sich wertvolle Mineralien befinden.
Obwohl der Seamount-Abbau derzeit meist nur ein Konzept ist, glauben viele Forscher, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis es Realität wird. Die Auswirkungen sind für viele Wissenschaftler von großer Bedeutung, sagt Cindy Van Dover, Biologin am Marine Lab der Duke University in Beaufort, North Carolina. „Jede Zeitung, die Sie jetzt über Tiefseewissenschaften lesen“, sagt sie, „hat etwas damit zu tun, wie dies mit dem Tiefseeabbau zusammenhängt.“
WIE VIELE DER TAUSENDEN
von Seamounts, die die Ozeane bedecken, begann der Tropic Seamount vor 120 Millionen Jahren als Vulkan. Es liegt am südlichen Ende einer Kette, die untergetauchte Gipfel sowie die Kanarischen Inseln vor der Küste der Westsahara umfasst. Der Seamount erhebt sich 3 Kilometer über dem Meeresboden und wird von einem 50 Kilometer breiten Plateau überragt, das 1 Kilometer unter der Meeresoberfläche liegt. Oberirdisch würde es zu den 100 höchsten Bergen der Welt zählen.
Der Seamount ist eine Mischung aus Sand und dunkelgrauen Steinen, betrachtet durch Kameras, die auf Isis montiert sind, einem autogroßen Roboter-U-Boot, das vom James Cook aus gestartet wurde . Ein Großteil der Oberfläche ist mit Mineralien überzogen, die über Äonen aus dem Meerwasser ausfielen und die Lava mit einer entsetzlich langsamen Geschwindigkeit von 1 Zentimeter oder weniger alle 1 Million Jahre bedeckten.
Diese Beschichtung hat die Aufmerksamkeit der Prospektoren auf sich gezogen. Als Ferromangankruste bezeichnet, kann es hohe Konzentrationen an Kobalt, Tellur und Seltenerdmetallen enthalten, die in elektronischen Geräten wie Windkraftanlagen, Batterien und Sonnenkollektoren verwendet werden. Schätzungen zufolge könnten Seamounts in nur einem Stück Nordpazifik 50 Millionen Tonnen Kobalt fassen – das Siebenfache der weltweiten Menge, die für das Graben an Land wirtschaftlich ist. Solche Schätzungen treffen zu einem Zeitpunkt ein, an dem die Internationale Energieagentur in Wien vor einer möglichen Krise der Kobaltversorgung bis 2030 warnt, die zum Teil auf die wachsende Produktion batteriebetriebener Autos zurückzuführen ist.
Unternehmen, die darauf hoffen, diese Metalle aus dem Meeresboden zu gewinnen, konzentrieren sich zunächst auf Abgrundebenen. Diese flachen Bereiche des tiefen Meeresbodens können mit kartoffelartigen Knollen übersät sein, die reich an Nickel, Kupfer und Kobalt sind. Sie betrachten auch hydrothermische Quellen, die mit Mineralwasser beladen sind und dicke Krusten und fantastische Felskamine bilden. 17 Unternehmen haben die Erlaubnis, Mineralien in einer abgrundtiefen Region, der Clarion-Clipperton-Zone im Pazifik zwischen Hawaii und Mexiko, zu untersuchen. Und im Jahr 2017 war Japan das erste Land, das vor der Küste von Okinawa in den nationalen Gewässern Japans einen toten hydrothermalen Abzug in großem Maßstab experimentell abbaute. Die Krusten auf Seebergen weisen jedoch besonders hohe Konzentrationen an gesuchten Metallen auf, was sie zu einem verlockenden Ziel macht.
Der Tropic Seamount war einer von zwei Unterwassergipfeln, die die Expedition 2016 besuchte. An der als MarineE-Tech bekannten 5-Millionen-Dollar-Kampagne nahmen Wissenschaftler aus Großbritannien, Brasilien und Spanien teil. Das Hauptziel war es, besser zu verstehen, wie und wo sich Krusten auf Seebergen bilden – Informationen, die den Prospektoren helfen könnten, zu bestimmen, welche Mineralien wahrscheinlich enthalten sind.
Die Isis, ein Tauchroboter-U-Boot, wird zum Erkunden und Entnehmen von Proben von Seebergen verwendet.
Die Wissenschaftler haben 6 Wochen lang über dem See geschaukelt. Sie sandten eine torpedoförmige Unterwasserdrohne aus, die mit einem speziellen Sonar ausgestattet war, um sie abzubilden. Mit Isis sammelten sie Stücke aus der Kruste, bohrten 100 Felskerne und machten Fotos und Videos vom Leben im Meer. Sie maßen Wasserchemie und Strömungen mit Geräten, die am Boden befestigt oder vom Schiff aus abgesenkt waren.
Die Forscher ergaben ein feinkörniges Porträt des Berges, das so detailliert war, dass es jeden Quadratmeter zeigte. Die Daten zu Strömungen und Chemie zeigten, wie Wasser um den Seamount wirbelt. Die Kernproben enthüllten deutliche, feine Krustenschichten, die aufzeigten, wie sich die Meeresbedingungen in der Vergangenheit unterschieden, genau wie Baumringe vergangene Klimamuster zeigten.
Die Ergebnisse ergaben neue Einblicke in die Entstehung der Mineralkrusten. Der Seamount wird von der Kanarischen Strömung, die sich südwestlich entlang der afrikanischen Küste ausbreitet, und von den Gezeiten, die jeden Tag hin und her rauschen, erschüttert. Die Strömungen beschleunigen sich, wenn sie den Berg umfahren, den Fels von Sedimenten befreien und eine Oberfläche bilden, auf der sich Mineralien ansammeln können. Nahe der Gipfelmitte wirbelt die Strömung Sand und Sand über die Oberfläche, zermürbt die Kruste und hält sie dünn. An den Gipfelkanten und an den steilen Flanken, an denen die Strömungen gemäßigt sind, bildet sich jedoch eine dickere Kruste.
Letztendlich, so Murton, hoffen die Forscher, dass die Daten, die das Team über Strömungen und Geologie im Tropic und einen weiteren Seamount vor der brasilianischen Küste, den Rio Grande Rise, gesammelt hat, ihnen helfen werden, Computermodelle zu erstellen, mit denen die Standorte von Seamount-Krusten vorhergesagt werden können. Eine solche Modellierung könnte den Bedarf an kostspieligen und zeitaufwendigen Bohrungen verringern, sagt James Hein, ein Meeresgeologe und Geochemiker bei der US Geological Survey in Santa Cruz, Kalifornien, der für die Tropic-Expedition beratend tätig war. „Es ist sehr wichtig, wie man die aktuellen Muster betrachten und Vorschläge zur Verteilung der Krusten machen kann.“
Laut Murton besteht das Problem darin, dass das, was sein Team auf dem Tropic Seamount gelernt hat, Bergbau und Naturschutz auf einen Kollisionskurs bringt. „Die Bedingungen, die das Wachstum der Krusten zu begünstigen scheinen, scheinen auch die Besiedlung durch viele Korallen und Schwämme zu begünstigen.“
Die dünne Kruste des Tropic Seamount (schwarz) könnte wichtige Mineralien enthalten.
Nach einer Schätzung gehören Russland und Europa zu den größten Lebensräumen der Welt. Die Gipfel sind seit langem als Oasen des Meereslebens bekannt. Der Wirbel der Meeresströmungen kann Nährstoffe und frei schwebende Larven konzentrieren. Die schroffen Vorsprünge über dem dicken Dreck, der den Meeresboden bedeckt, dienen einigen Tieren als Ruhe- und Versteckplätze, stören jedoch die Bewegung anderer Tiere und machen sie leichter zum Opfer. Fischschwärme – ziegelrote, orangefarbene, rauhe, silbrig-pelagische Rüstköpfe und schwarzäugige Oreos – versammeln sich oft auf Seebergen, ebenso wie Haie und Thunfische. Einige wandernde Buckelwale scheinen sie als Navigationsmarker, Laichplätze und Rastplätze zu verwenden. Über ihnen versammeln sich Seevögel, und unzählige Korallen und Schwämme haften an ihren felsigen Oberflächen und schaffen so reichlich Deckung für andere Kreaturen.
Diese tiefen Oasen bleiben jedoch unverstanden. Im Gegensatz zu Ökosystemen an Land erhalten Wissenschaftler nur Einblicke in das Leben auf Seebergen – den Inhalt von Netzen, die aus der Tiefe geholt wurden, und Videos von allem, was im Lichtkreis eines U-Bootes erscheint. Aber zum Teil dank des wachsenden Interesses am Bergbau stellen die Forscher ein detaillierteres Porträt der Seehundbiologie zusammen. Nationen und Unternehmen steuern Geld für mehr biologische Forschung, während sie über die Regulierung der Tiefseeentwicklung diskutieren. Der Bergbau hat auch akademische Forscher angezogen. „Jeder, an den ich denken kann, ist auf irgendeine Weise dazu übergegangen, etwas zu tun“, sagt Van Dover.
Das Interesse an Seebergen ist besonders hoch in Ländern, in denen entweder Unternehmen ansässig sind, die an Tiefseeabbau interessiert sind, oder die in Erwägung ziehen, den Abbau in ihren nationalen Gewässern zu erlauben. 2018 lief das chinesische Forschungsschiff Kexue aus (bedeutet „Wissenschaft“) verbrachte etwa 1 Monat damit, die Magellan-Seamounts in der Nähe des Marianengrabens zu untersuchen, die von mehreren Nationen als potenzielle Quelle für Industriemineralien angesehen werden. Brasilianische Forscher untersuchten in Zusammenarbeit mit Murtons MarineE-Tech-Projekt ein Gebiet in internationalen Gewässern, in dem das Land einen vorläufigen Abbauanspruch hat. Japanische Wissenschaftler schickten Roboter, um Seeberge zu vermessen, die für den Bergbau reif sein könnten. Ende Juli veröffentlichte die Internationale Meeresbodenbehörde (ISA) in Kingston, einem Teil der Vereinten Nationen, der den Tiefseeabbau in internationalen Gewässern regelt, 18 Jahre Umweltdaten, die von Unternehmen erhoben wurden, die Bergbauklagen verfolgen, auch in Bezug auf Seeberge.
Einige Wissenschaftler haben einen anderen Schwerpunkt: Sie erstellen eine Liste von Seamounts, bei denen der Abbau eingeschränkt oder verboten werden soll. Lea-Anne Henry, Meeresökologin an der Universität von Edinburgh, scannte 19.000 Bilder des Tropic Seamount auf der Suche nach Arten, die ihn als Kandidaten für die Ausweisung der Vereinten Nationen als ökologisch wichtigen Lebensraum für Ozeane auszeichnen könnten. Sie katalogisierte eine exotische Menagerie: Felder mit Glasschwämmen – Tiere, die Kieselsäure verwenden, um komplizierte glasähnliche Strukturen aufzubauen; Weichkörnige Oktokorallen, darunter rosa Regenschirme auf schmalen Stielen ( Metallogorgia melanotrichos ) und mehrfarbige Fächer ( Corallium tricolor)); und die kunstvoll geformten Häuser von Xenophyophoren, einzelligen Organismen, die aus Sand „Muscheln“ bauen. Das Ergebnis war genug, um Henry davon zu überzeugen, dass ein Großteil des Tropic Seamount Schutz rechtfertigte. „Meine Motivation ist es, diese Bereiche zu identifizieren, bevor es zu spät ist“, sagt sie.
Auf dem Ullastres Seamount vor der spanischen Küste klammert sich ein frisch geschlüpfter kleinfleckiger Katzenhai an einen Seefächer.
JORDI CHIAS / GEISTIGE BILDER
Der biologische Ozeanograph Les Watling und seine Kollegen an der Universität von Hawaii in Honolulu machen das Gleiche für die Seeberge auf der anderen Seite des Planeten im Zentralpazifik. Sie dokumentierten 91.000 Exemplare in Videos, die während 170 Tiefseeexpeditionen zwischen 2015 und 2017 vom Okeanos Explorer , einem Forschungsschiff der US-amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration, aufgenommen wurden. Watling möchte Karten von Arten erstellen, die Indikatoren für anfällige Ökosysteme sind, z. B. Korallen- und Schwammarten, die leicht beschädigt werden und langsam wachsen können. Er hofft, dass dies Regierungen und Bergbauunternehmen dazu zwingen wird, diese Arten zu berücksichtigen, bevor mit dem Abbau von Seebergen begonnen werden kann. „Bisher sind Indikatorarten überall gut verbreitet und kommen in allen Tiefen vor“, sagt er.
Dennoch ist das meiste, was über das Leben auf Seebergen bekannt ist, ein Artenkatalog, nicht die detaillierten Wechselwirkungen, die ein Ökosystem stützen. Infolgedessen ist es schwer vorherzusagen, was passieren wird, wenn ein Teil eines Seamounts abgebaut wird, sagt Malcolm Clark, ein Meeresbiologe und Seamount-Experte am neuseeländischen Institut für Wasser- und Atmosphärenforschung in Wellington. „Wir können beschreiben, was da ist“, sagt er. „Was wir nicht wirklich gut verstehen können, ist, was sich auf die allgemeine Nachhaltigkeit des Systems auswirken wird, wenn wir ein wenig davon wegnehmen.“
DIE KONSTRUKTION
von Bergbaumaschinen wird von konkurrierenden Ländern und Unternehmen streng überwacht. Aber es könnte ähnlich funktionieren wie Geräte, die auf hydrothermische Entlüftungsöffnungen getestet werden: riesige ferngesteuerte Maschinen, die Bulldozern ähneln und mit Zahnrädern ausgestattet sind, um die Kruste in Stücke zu zermahlen, die zur Verarbeitung an die Meeresoberfläche transportiert werden können.
Obwohl noch kein Seamount abgebaut wurde, verdeutlichen die Wissenschaftler den Schaden der Tiefseefischerei, weshalb sie befürchten, dass diese schwere Maschine irreparablen Schaden anrichtet. In den späten 1990er Jahren dokumentierten australische Wissenschaftler die Zerstörung von Netzen, die über Seeberge in der Nähe von Tasmanien gezogen wurden, um Orange Roughy zu fangen. Hartkorallen waren ausgelöscht worden, und die schiere Masse des Lebens in den Bergen war halb so groß wie die in der Nähe, die zu tief war, um gefischt zu werden. Fünfzehn Jahre, nachdem das Schleppen auf einigen neuseeländischen Seegebieten gestoppt worden war, fanden Clark und andere Forscher kaum Hinweise auf eine Erholung.
Eine neuere Studie über Seeberge in der Nähe des nordwestlichen hawaiianischen Rückens, die früher stark gecrawlt wurden, aber seit mehr als 30 Jahren geschützt sind, kam zu einem vielversprechenderen Ergebnis. Einige „zeigten mehrere Anzeichen für eine Erholung, einschließlich Korallen, die aus Fragmenten nachwachsen“, berichteten die Biologin Amy Baco-Taylor von der Florida State University in Tallahassee und Kollegen im letzten Monat in Science Advances . Sie und andere bemerken jedoch, dass sich diese Seeberge näher an der Meeresoberfläche befinden – wo Organismen möglicherweise schneller wachsen – als diejenigen, die in der Nähe von Australien und Neuseeland untersucht wurden.
Im Gegensatz zur Fischerei wird im Bergbau auch erwartet, dass reichlich Sedimente anfallen, die entweder durch Graben aufgewirbelt werden oder entstehen, wenn schlammige Abfälle zurück ins Meer geworfen werden, nachdem das Erz an die Oberfläche gehoben und verarbeitet wurde. Es ist wenig bekannt, wie groß solche Fahnen sein könnten, aber Computermodelle legen nahe, dass Schlick, der in einigen Teilen des Ozeans freigesetzt wird, 10 Kilometer oder länger treiben könnte, bevor er sich wieder auf dem Meeresboden niederlässt und möglicherweise die dort lebenden Kreaturen erstickt.
Experimente von Murtons Team deuten darauf hin, dass die Sedimentschäden auf Seebergen möglicherweise nicht so schwerwiegend sind, wie manche befürchten. In einem Test auf dem Tropic Seamount saugte ein U-Boot Sediment von der Oberseite des Seamounts und spuckte es einige Meter in die Wassersäule. In der Nähe befindliche Instrumente maßen, wie trübe das Wasser in der Nähe der Bergoberfläche wurde, während eine Wasserdrohne in 1 km Entfernung dasselbe tat. Die Ergebnisse zeigten, dass sich der größte Teil des Sandes und des Schlamms schnell abgesetzt hat, sagt Jez Spearman, der Leiter des Experiments und Experte für den Transport von Seesedimenten bei HR Wallingford, einem privaten Forschungsunternehmen in Großbritannien. „Auch wenn wir über echten Bergbau nachgedacht haben, geht die Wolke nicht sehr weit“, sagt er. „Es sind ein paar Kilometer.“
Wo Sedimente herabfallen, kann es weniger Schaden anrichten als befürchtet. Mikhail Zubkov, ein Mikrobenbiologe am Scottish Marine Institute in Dunbeg, nahm gemahlene Teile der Mineralkruste aus dem Seamount und streute sie auf Phytoplankton. Er erwartete, dass ein Großteil der Algen sterben würde, wenn sie den giftigen Metallen in der Kruste wie Kupfer ausgesetzt würden. Zu seiner Überraschung sagte er jedoch: „Wir haben sie nicht getötet.“ Dies könnte daran liegen, dass die Kristallstruktur der Mineralien ein Entweichen der toxischen Elemente verhindert, so Zubkov.
Diese Ergebnisse, die nicht veröffentlicht wurden, sind nicht das letzte Wort. Clark und seine neuseeländischen Kollegen bestiegen im Juni einen größeren Test, bei dem eine Sedimentwolke auf dem Chatham Rise, einem Unterwasserplateau östlich von Neuseeland, ausgelöst wurde. Nächstes Jahr werden die Wissenschaftler zurückkehren, um zu sehen, wie es den Organismen in der Nähe ergangen ist.
SOLCHE ERKENNTNISSE KÖNNTEN DEN
Nationen bei der Entscheidung HELFEN , wie sie den Seamount-Bergbau regulieren sollen. Das raue Gelände auf den Seamounts und die Herausforderung, eine dünne Schicht Kruste abzuziehen, führen dazu, dass sie nicht so schnell ausgenutzt werden. Aber Russland, Japan, Südkorea und China haben alle Bergbaugenehmigungen erhalten, um Seeberge im nordwestlichen Pazifik zu erkunden. Ein brasilianisches Unternehmen blickt in den Atlantik vor der Küste Südamerikas. Hein sagt, dass sich die Konzentration von wertvollen Metallen auf Seebergen als unwiderstehlich erweisen wird und erwartet, dass der Abbau in den 2030er Jahren beginnen wird. „Irgendwann“, sagt er, „wird es passieren.“
Wenn es zu Bergbau kommt, wird erwartet, dass sich viele der Ausgrabungen auf hoher See befinden – eine Art legalem Niemandsland, das außerhalb der Reichweite der nationalen Gesetze liegt und fast 45% der Erdoberfläche bedeckt. Die ISA, an der Vertreter aus mehr als 160 Ländern teilnehmen, arbeitet an Bergbauvorschriften für die Hohe See.
Umweltschützer und einige Wissenschaftler befürchten, dass die Agentur in Eile ist. Im Juli warnte eine Gruppe von 29 Tiefseeforschern aus Europa, den USA und China, dass eine Genehmigung des Bergbaus vor dem besseren Verständnis der Tiefsee „die allgemeine Gesundheit der Meeresökosysteme gefährden würde“. Die Agentur hat ihren Ansatz verteidigt. Im Juli gab ISA-Generalsekretär Michael Lodge eine Erklärung heraus, wonach die Agentur „den Schutz der Umwelt und den Nutzen für die Menschheit in den Mittelpunkt ihres Mandats stellt“.
Clark ist Mitglied eines technischen Komitees, das ISA beim Bergbau berät. Er stimmt zu, dass über Tiefsee-Ökosysteme heute zu wenig bekannt ist, um die Umweltauswirkungen des Seamount-Bergbaus vorherzusagen. Aber anstatt den gesamten Abbau zu blockieren, sagt Clark, könnte der beste Ansatz ein schrittweiser sein, der es erlaubt, in kleinem Maßstab abzubauen und zu beobachten, was mit den umliegenden Meereslebewesen geschieht. „Wir werden wahrscheinlich nicht genug über die Auswirkungen der Reaktion des Systems erfahren, bis wir ein bisschen Bergbau betreiben.“
Noch zielt kein Bergbauunternehmen auf das Tropic Seamount. Die Meeresbewohner, die von Isis ‚Scheinwerfer beleuchtet werden, sind in die Dunkelheit zurückgekehrt und greifen nach den kostbaren Mineralien, wie sie es seit Jahrhunderten sind, für den Moment ungestört.Veröffentlicht in:
