Direkt zum Inhalt

Expedition: Durchs arktische Eis zum Alpha-Rücken

Bei der Fahrt des deutschen Forschungseisbrechers "Polarstern" im Sommer 1998 konnte ein gewaltiges Unterwassergebirge zwischen Nordpol und Kanada erstmals genauer erkundet werden. Es erwies sich als die älteste Struktur des Nordpolarmeers, die vermutlich das Aufbrechen des Arktischen Beckens vor rund 100 Millionen Jahren markiert.


Zweihundert Seemeilen hinter dem Nordpol liegt am Grund des Arktischen Ozeans ein so gut wie unbekanntes Gebirge: der Alpha-Rücken. 1800 Kilometer lang und mehr als 3000 Meter hoch, kann sich das Massiv mit den Alpen messen. Sein Name stammt von einem amerikanischen Camp ("Alpha Arctic"), das während des Internationalen Polarjahres 1957/58 auf einer Scholle in der kanadischen Hocharktis driftete, wobei das submarine Massiv entdeckt wurde. Zweifellos haben seither etliche U-Boote diese Meeresregion durchstreift, doch erst im vergangenen Jahr wurden einige Ergebnisse ihrer geheimen Fahrten freigegeben. Noch nie war ein Eisbrecher bis zum zentralen Alpha-Rücken vorgedrungen. Mit der Expedition ARCTIC-98, an der wir als Journalist beziehungsweise Fahrtleiter teilnahmen, wurde diese Region erstmals geowissenschaftlich erkundet.

Als sich der Forschungseisbrecher "Polarstern" Anfang Juli 1998 nordöstlich von Spitzbergen zum Alpha-Rücken vorarbeitet, wissen alle Beteiligten, dass diese Reise keine gewöhnliche Messfahrt wird. Das Risiko ist mit den Augen zu erfassen: Altes, das heißt besonders festes Eis von vier bis fünf Metern Dicke erstreckt sich rundum bis zum Horizont. Selbst für die "Polarstern" wäre da im Alleingang kein Durchkommen. Deshalb hat das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, das die Expedition von Bremerhaven aus koordiniert, das stärkste Schiff der Welt als Wegbahner gechartert: den russischen Atomeisbrecher "Arktika". So waren alle Expeditionsteilnehmer – 51 Wissenschaftler und Techniker, darunter zehn russische Kollegen – und die Besatzung der "Polarstern" auf der Höhe von Spitzbergen noch zuversichtlich, dass die Passage gelingen würde.

Aber nur zwei Wochen später ist sich dessen niemand mehr so sicher. Bereits kurz hinter Franz-Josef-Land, einer Inselgruppe nordöstlich von Spitzbergen, geraten die Schiffe in einen dichten Packeisgürtel. Dabei war alles gut bedacht: "Arktika" mit ihren 75000 PS sollte vorausfahren und die "Polarstern" mit immerhin 20000 PS in der aufgebrochenen Rinne folgen. Doch der Druck auf die Schollenfelder ist so stark, dass sich die Eisdecke hinter dem Heck der "Arktika" rasch wieder schließt und der russische Koloss die "Polarstern" manchmal regelrecht aus dem Eis herausschneiden muss.

Am 5. Juli, gegen 22 Uhr Bordzeit, ist die Ausgangsposition für das erste geplante seismische Messprofil am Rand des Barentsschelfs erreicht. Auf dem Arbeitsdeck der "Polarstern" herrscht Hochbetrieb. Die bunte Truppe von Technikern, Praktikanten und Doktoranden besteht fast zur Hälfte aus Frauen – "Kanonenweibern", wie ein Witzbold in Anspielung auf die Messmethode sagt: Die "Luftpulser", die jetzt über den Heckgalgen ins Wasser gleiten, heißen englisch Airguns, also Luftkanonen. Sie erzeugen Schallimpulse, die in den Meeresboden dringen. Früher diente dazu Sprengstoff; doch aus Rücksicht auf die Umwelt ist man auf Druckluft übergegangen.

Die Schallwellen werden an der Grenze zwischen unterschiedlichen Gesteinsschichten im Untergrund reflektiert oder gebeugt, sodass sie in einiger Entfernung vom Schiff an der Meeresoberfläche wieder auftauchen und registriert werden können. Aus ihrer Laufzeit ergeben sich Hinweise zum Aufbau des Untergrundes. Unter gewissem Vorbehalt kann sogar ermittelt werden, welche Schichten aus tonigem Sediment, aus Schiefer oder aus Basalt bestehen. Zum Registrieren der zurückkommenden Signale dient ein so genannter Streamer: ein Plastikschlauch, voll gestopft mit Hydrophonen, den das Schiff hinter sich her schleppt. Im freien Wasser kann er etliche Kilometer lang sein; wegen des Eises riskieren wir aber nur eine Länge von 300 Metern.

Es vergeht keine Stunde, bis in Abständen von 15 Sekunden die Kanonenschüsse der Pulser wummern – ein Start, wie er im Buche steht, überall zufriedene Gesichter.

Doch schon in der folgenden Nacht gerät die "Polarstern" wieder in ein dichtes Eisfeld. Dadurch wird der Geräteträger mit den Luftpulsern auf eine Scholle gezogen, die sich knapp hinter das Heck geschoben hat. Der Streamer verhakt sich im Gestänge. Bevor jemand die kritische Situation bemerkt, geben die Kanonen ihren nächsten Schuss ab. Wenn sie statt im Wasser an der Luft "zünden", setzen sie ihre Energie sehr viel heftiger frei und können dabei Schaden nehmen. Nach dem fatalen Schuss müssen die Luftpulser also an Bord geholt und überprüft werden. Zum Glück erweist sich nur einer als leicht beschädigt. Die Kontrolle des Streamers ergibt allerdings, dass von zwei der sechs Segmente keine Signale mehr kommen. Wir haben sie im Eis verloren. Der übrige Teil des Schlauches liegt wie eine Klapperschlange in einem zyklopischen Trümmerfeld blau-weißer Schollen. Die Bergung dauert sechs Stunden. Klar ist, dass die Aufnahme des Profils abgebrochen werden muss – bei diesen Eisverhältnissen weiter zu machen wäre für die Messapparatur ein zu großes Risiko.

Schon 1991 hat das Alfred-Wegener-Institut 90 Kilometer weiter westlich versucht, ein seismisches Profil vom südlichen Rand des Nansen-Beckens zu erstellen. Damals ist die "Polarstern" fast auf gleicher Höhe stecken geblieben. Ursache für die Probleme in dieser Region ist die Transpolardrift des Eises: Winde und Wasserströmungen treiben den Hauptteil des in der Laptewsee nördlich von Zentralsibirien gebildeten Eises zur Framstraße zwischen Grönland und Spitzbergen. Jedes Schiff, das sich in der Barentssee über den 80. Breitengrad hinauswagt, gerät unweigerlich zwischen die Pressrücken dieses Eisstromes. So ist zu erklären, weshalb es bis zum heutigen Tag nur die Messdaten von 1991 und ein kurzes russisches Profil vom Schelfhang der Barentssee gibt – und nun unseren kleinen Profilschnitt.

Was treibt die Wissenschaftler, dennoch ihre Messgeräte in dieser Region so hartnäckig gegen das Eis zu setzen? Als Lohn ihrer Mühe erhoffen sie sich Einblicke in die Entwicklungsgeschichte des Arktischen Ozeans. Sie möchten erfahren, wie sich die Strukturen an seinem Grund gebildet haben, was sie darstellen und wie sie untereinander und mit den umliegenden Kontinenten zusammenhängen oder einst verbunden waren.

Der eurasische Teil des Arktischen Beckens zum Beispiel wird am Nordpol von einem anderen marinen Gebirge begrenzt, dem 1948 von russischen Polarforschern entdeckten Lomonossow-Rücken, den wir auf dem Weg zum Alpha-Rücken passieren müssen. Er erhebt sich drei Kilometer über das angrenzende Amundsen-Becken und durchzieht wie ein Riegel das gesamte Nordpolarmeer. Die "Polarstern"-Expedition von 1991 hatte die Vermutung bestärkt, dass der Lomonossow-Rücken während der Öffnung des Beckens vor etwa 60 Millionen Jahren vom damals trocken liegenden sibirischen Schelf abgetrennt wurde und erst später unter den Meeresspiegel sank.

Unsere missglückte seismische Sondierung sollte den endgültigen Beweis für diese Hypothese erbringen. Geplant war eine lange Traverse vom Barentsschelf – über Nansen-Becken, Gakkel-Rücken und Amundsen-Becken – zum Lomonossow-Rücken. Nun erfassen die Aufzeichnungen zwar den Abfall vom Plateau des Barentsschelfes (270 Meter), reichen aber nicht einmal bis ins 3500 Meter tiefe Nansen-Becken hinein. Mit solchen Enttäuschungen müssen die Polarforscher leben.

Zwischen Eisfeldern und Nebelbänken


An den folgenden Tagen hat die "Polarstern" Mühe voranzukommen. Einmal wird angehalten, um ein hydrologisches (gewässerkundliches) Profil bis zum Meeresboden in 4012 Meter Tiefe aufzunehmen. In etwa 300 Meter Tiefe ist an den etwas höheren Temperaturwerten sehr schön der Einstrom atlantischen Wassers zu erkennen. Estella Weigelt – sie gehörte einst zur ersten Frauengruppe, die in der deutschen Südpolarstation "Neumayer" überwintert hat – fliegt fast täglich mit dem Hubschrauber hinaus, um Eisdicken zu messen. Sie wird begleitet von einem Helfer und einem Posten mit Karabiner; frische Bärenspuren flößen uns gehörigen Respekt ein.

Den Nordpol lassen wir in einer Entfernung von 150 Kilometern rechts liegen. Niemand von uns interessiert sich für diesen magischen Punkt, ist unser Ziel doch der dahinter gelegene Alpha-Rücken in der kanadischen Hocharktis. Was weiß man von diesem submarinen Gebirge? So gut wie nichts. Stellt er ein Stück Kontinent dar, das vor Jahrmillionen vielleicht von Grönland oder Alaska abgebrochen und im Ozean versunken ist? Handelt es sich um einen alten ozeanischen Rücken oder eine vulkanische Neubildung jüngerer Zeit? Das marine Gebirge nimmt eine Schlüsselstellung ein, wenn man verstehen will, wie sich das Nordpolarmeer gebildet hat.

Am Morgen des 11. Juli befinden wir uns fast noch an der gleichen Stelle wie am Abend zuvor. Ein seismisches Profil über den Marvin-Sporn, eine ausgedehnte vorspringende Struktur zwischen Alpha- und Lomonossow-Rücken, musste wegen zu starken Eisgangs abgebrochen werden. Die Stimmung an Bord ist gedrückt. Das Schiff zittert und vibriert, wenn der Bug gegen das Eis angeht oder ein steinharter Eisbrocken in die Schraube gerät. Manchmal schrammt die "Polarstern" an einer Scholle entlang und neigt sich zur Seite, sodass die Tassen vom Tisch rutschen. Von Schrittgeschwindigkeit zu reden wäre übertrieben. In den letzten acht Stunden haben wir gerade mal zwölf Seemeilen geschafft, also 22 Kilometer. Wir halten das für unerträglich langsam. Doch es sollte noch schlimmer kommen.

Gegen Mittag schließt uns dichter Nebel ein. An den allgegenwärtigen Dunst hatten wir uns inzwischen gewöhnt, jetzt aber herrscht um uns her weiße Düsternis, das gefürchtete "White Out". Die "Arktika" vor uns ist nicht mehr zu sehen. Man fühlt sich wie auf einer Geisterfahrt. Schließlich geht gar nichts mehr.

Wir liegen im Eis fest. Das Schiff ist eingefroren auf 87°42' nördlicher Breite und 108°48' westlicher Länge. Der Blick aus dem Fenster am nächsten Morgen zeigt immer noch die gleichen grauen Tümpel auf weißen Firnflächen, die gleiche zugefrorene Spalte. Um uns herrschen die Stille und der tiefe Friede einer sich harmlos gebenden Urgewalt.

Und doch bewegen wir uns fort. Die gesamte riesige, kompakte Eistafel driftet oder dreht sich. Später entschließt sich die Expeditionsleitung, in einem Wasserloch am Heck einige Geräte auszusetzen, und da sehen wir es im Bild, das eine Kamera aufnimmt: Wir gleiten langsam über den Meeresboden hin. Es sind die ersten Videoaufnahmen von diesem Stückchen Erde. Sandiger Boden ist zu erkennen, kaum eine Spur von Leben.

Unfreiwilliger Stillstand


Einen Vorteil hat der relative Stillstand: Die Bathymetriker, deren Aufgabe es ist, die Neigungen und Steigungen des Meeresbodens zu messen und aufzuzeichnen, hatten stets Probleme mit Eisstücken, die unter die Schallsensoren gerieten. Jetzt bekommen sie hervorragende Daten. Das Schiff streicht ruhig wie ein justiertes Auge über den Meeresboden – nur leider nicht in die Richtung, die wir wünschen.

Die beiden Kapitäne, Ernst-Peter Greve und Alexander Barinov, entscheiden nach Beratung mit einem russischen Eispiloten, dass die "Arktika" drei Meilen vorausfährt und wieder zurückkehrt; bei der nächsten Durchfahrt soll schließlich die "Polarstern" folgen. Doch dann hören wir über Funk, dass die "Arktika" selber festsitzt. Das Wendemanöver in der geschlossenen Eisdecke dauert ewig. Die Bilanz der letzten Tage ist frustrierend: Vom 10. zum 11. Juli jeweils 12 Uhr sind wir 6,5 Knoten vorangekommen, vom 11. zum 12. sogar nur 6,2 Knoten – etwas mehr als elf Kilometer in 24 Stunden.

Bei einer Krisensitzung im "Blauen Salon" wird diskutiert, ob wir den östlichen Alpha-Rücken, unser ursprüngliches Ziel, noch erreichen können. Eine Hubschrauber-Erkundung ergibt, dass dies aussichtslos wäre. Die Expeditionsleitung beschließt deshalb, nur den westlichen Ausläufer des Gebirges anzusteuern, den Lyons Seamount. Dort soll weniger Eis liegen. Allerdings bleibt die Durchfahrt schwierig genug. Zwar sind die Schollen im Schnitt nur drei Meter dick, aber wo sie aufeinanderstoßen, bilden sich sechs bis acht Meter mächtige Wälle.

Als wir am Rückenhang ankommen, wagt die Seismikgruppe wieder, den Streamer auszusetzen. Doch in der Nacht überstürzen sich die Ereignisse. Nur fünf Minuten nach einem Kontrollgang, bei dem noch alles in Ordnung war, wird eine Seite des Airgun-Gestells auf Eis gezogen und kippt. Der Techniker Hartmut Martens stürzt zum Kompressor, um die Druckluft abzuschalten – gerade noch rechtzeitig vor dem nächsten Schuss. Doch beide Zugseile sind gerissen; die kostbaren Geräte hängen nur noch an den Kabeln und dem Galgenseil, können aber zum Glück geborgen werden.

Eine biologische Wüste am Meeresgrund


In der folgenden Nacht sind die Motoren gestoppt, weil das Schiff wieder einmal eingekeilt im Eis liegt. Trotz der Ruhe finden die meisten keinen Schlaf. Die einen vertreiben sich die Zeit mit Snacks und Schnacks in der Schiffsbar; die anderen schlummern nur flüchtig in der Koje, unbewusst von der Erwartung wach gehalten, dass im nächsten Moment vielleicht doch das gewohnte Poltern einsetzt und ankündigt, dass das Schiff die Fahrt wieder aufnimmt. Aber nichts tut sich. Die "Polarstern" steckt über dem Hang des Alpha-Rückens fest.

Erst gegen Mittag gelingt es, sie etwas frei zu drücken. Am Heck hat sich eine kleine Wasserfläche gebildet. Endlich können die Biologen den Kastengreifer hinablassen und ein quaderförmiges Segment aus dem Meeresboden stechen, ohne dessen innere Konsistenz zu stören. Eike Rachor, Spezialist für am Meeresgrund lebende Tiere, nimmt die Unwägbarkeiten einer Polarexpedition im Allgemeinen mit Humor und einer gewissen Alterssouveränität. Diesmal aber kann er seine Spannung nicht verbergen. Immerhin hat hier noch niemand die Bodenfauna untersucht. 2900 Meter tief ist das Meer an dieser Stelle. Der Kasten wird, kaum wieder an Deck, von einer Schar Schaulustiger umringt. Doch es gibt nicht viel zu sehen. Ein paar Muschelschalen liegen im Schlick, die mit dem Eis aus flacheren Meeresbereichen herangetragen worden sind; außerdem sind ein Statolith (Gleichgewichtssteinchen) aus dem Ohr eines Fisches und Spuren eines Wurmes zu erkennen. Rachor hat auf dem Alpha-Rücken nicht viele Lebewesen erwartet. Dass es so wenige sind, überrascht ihn trotzdem: "Der Meeresboden hier ist eine Wüste!"

Bei der Bilanz am Ende der Expedition sollte sich dieser Eindruck bestätigen. Auf dem Alpha-Rücken gibt es weder Stachelhäuter, also Seesterne, Seegurken und Ähnliches, noch Schnecken oder lebende Muscheln. Immerhin finden sich in allen Proben Sandwürmer, wie wir sie vom Wattenmeer kennen, nur viel kleiner. Das größte Tier ist eine Seerose, die es im entfalteten Zustand gerade mal auf eine Länge von zwei Zentimetern bringt.

Etwas mehr Glück haben die Planktonforscher. In ihren Netzen finden sich sogar einige kleine Quallen, die interessanterweise aus den tiefsten Wasserschichten stammen. Alle Proben enthalten eine Tiergruppe, von der man sagt, sie sei die häufigste auf Erden: Ruderfußkrebse. Sie werden von allen größeren Meeresbewohnern gefressen, einschließlich Fischen und Bartenwalen. Diesen hübschen Tierchen mit langen rötlichen Antennen und auffallend orangefarbenen Eiballen, wenn sie trächtig sind, gilt ein Hauptaugenmerk der Polarbiologen. Als Überlebenskünstler vermögen sie selbst über der biologischen Wüste des Alpha-Rückens zu existieren, durch acht bis zehn Jahre altes Eis von Luft und Licht abgeschnitten. Offenbar dient ihnen die organische Fracht seitlicher Strömungen als Nahrung.

Der Lyons Seamount ragt etwa 2500 Meter über das angrenzende Makarow-Becken hinaus. Als wir dort ankommen, ist es fast windstill. Dadurch gibt es wenig Eisbewegung, und wir können zwei ausgedehnte, zusammenhängende Profile aufnehmen: eines von etwa 190 Kilometer Länge in Streichrichtung des Alpha-Rückens und ein 80 Kilometer langes quer dazu. Sie bieten erstmals einen detaillierten Einblick in die Struktur dieses Gebirges. So zeigen sie, dass die Mächtigkeit der Sedimentdecke zwischen 600 und 1200 Metern schwankt.

Die etwa 800 Meter tiefe Furche zwischen zentralem Rücken und Lyons Seamount weist eine sehr raue Oberfläche auf. Offenbar verhindert hier eine starke Meeresströmung die Ablagerung von leichtem Sedimentmaterial. Demnach dürfte es sich um einen wichtigen Durchlass für die arktischen Wassermassen handeln. Zum ansteigenden Rand hin glättet sich die Topographie; dort scheint sich wegen der geringeren Strömungsgeschwindigkeit feineres Sediment abgelagert zu haben – ähnlich wie an den inneren Uferschleifen der Flüsse. Störungszonen in der Schichtstruktur lassen vermuten, dass sich der Rücken leicht dehnt, also noch nicht ganz zur Ruhe gekommen ist.

Reflexionsseismische Signale liefern zwar Informationen über die Abfolge der geologischen Schichten, aber nicht über deren physikalische Eigenschaften. Die sind jedoch unerlässlich zur Beantwortung der Kernfrage: Besteht der Alpha-Rücken aus ozeanischer oder kontinentaler Materie? Hinweise darauf gibt die Refraktionsseismik, welche die Laufzeit von Wellen ermittelt, die beim Übergang zwischen verschiedenen Schichten gebrochen wurden; der Brechungswinkel hängt vom Unterschied in der Laufgeschwindigkeit der seismischen Wellen in den beiden Schichten ab, der seinerseits den Dichteunterschied widerspiegelt.

Für die refraktionsseismischen Messungen braucht man einen größeren Abstand zwischen der Schallquelle und den Empfangsgeräten. Deshalb werden in gewissen Abständen zusätzlich Sonobojen ausgeworfen. Sie nehmen die an Schichtgrenzen gebrochenen Wellen bis zu einer Entfernung von etwa 25 Kilometern auf. Diesen Aufzeichnungen zufolge manifestiert sich der Übergang vom Sediment zum Felsuntergrund (Basement) des Lyons Seamount in einem markanten Sprung der Schallgeschwindigkeit von 2,5 auf 4,5 Kilometer pro Sekunde. Mit zunehmender Tiefe steigt die seismische Geschwindigkeit dann allmählich auf 5,7 Kilometer pro Sekunde.

Damit ist die Frage nach der Natur des Rückens so gut wie geklärt: Dieses Geschwindigkeitsmuster in Verbindung mit den Daten der Reflexionsseismik deutet klar auf ozeanische Kruste hin. Folglich sind Vermutungen kaum noch haltbar, dass der Alpha-Rücken von einem Schelf abgespalten und abgedriftet sein könnte. Er ist allem Anschein nach ozeanischen Ursprungs. Freilich steht der endgültige Beweis so lange aus, bis man einen Stein vom Grundgebirge in der Hand hat – doch auch das sollte uns noch vergönnt sein.

Obwohl wir auch das Querprofil vom Plateau ins Makarow-Becken wegen widriger Eisverhältnisse nicht vollständig aufnehmen können, liefert es wichtige Informationen für die folgende geologische Beprobung. Die seismischen Daten zeigen nämlich einen plötzlich steil abfallenden Hang zwischen 2100 und 2900 Metern Wassertiefe. Nach dem Reflexionsmuster der Schallwellen zu urteilen, scheint er von einer lückenlosen Serie alter, kompaktierter Sedimente bedeckt zu sein. Proben von diesen Schichten könnten vielleicht die arktische Klimageschichte seit der Bildung des Alpha-Rückens dokumentieren.

Die Suche nach Klimazeugnissen


Nach einem solchen Klimaarchiv suchen die Geologen schon lange. Computersimulationen zufolge sollten sich Änderungen der globalen Durchschnittstemperatur am deutlichsten an den Polen zeigen. Zeugnisse der einstigen Umweltverhältnisse aber haben sich weitgehend ungestört in den Sedimenten erhalten.

Dass in der Arktis nicht immer die heutigen eisigen Temperaturen herrschten, belegen zum Beispiel rund 90 Millionen Jahre alte Skelette von Champsosauriern, die amerikanische Wissenschaftler der Universität Rochester in der kanadischen Arktis gefunden haben. Diese krokodilähnlichen Echsen konnten vermutlich nur bei mittleren Jahrestemperaturen über zehn Grad Celsius leben.

Welche Klimaumschwünge wann, wie und warum stattgefunden und das Leben im Arktischen Ozean sowie in der gesamten Nordhemisphäre geprägt haben, ist nur für die letzten 100000 bis allenfalls 200000 Jahre aus Bohrungen durch die Eisdecke Zentralgrönlands relativ genau bekannt (Spektrum der Wissenschaft 1/93, S. 19). Für die Zeit davor gibt es so gut wie keine Informationen. An diesem Hang nun schien die Klimageschichte der vergangenen 100 Millionen Jahre wie in einem Buch aufgezeichnet.

Um es zu lesen, muss die Gruppe um Rüdiger Stein Sedimentkerne ziehen. Dazu werden bis zu zehn Meter lange Schwerelote – letztlich nichts anderes als Stahlrohre, die oben mit einem Gewicht beschwert sind und unten einen Verschlussmechanismus haben – in den Meeresboden versenkt und wieder heraufgeholt. Doch die Ablagerungen auf dem Lyons Seamount sind, wie sich zeigt, nicht älter als drei Millionen Jahre; sie reichen zum Teil nur ins Obere Pliozän, das vor etwa 1,6 Millionen Jahren endete.

Die Hoffnung, weiter oben am Hang ältere Sedimente zu finden, ist Grund genug, das Schiff zu wenden. Rüdiger Stein beobachtet aufmerksam die Tiefenmessgeräte. An einer vielversprechenden Stelle wird das Schwerelot ein weiteres Mal abgelassen. Das Hieven aus solcher Wassertiefe dauert fast eine Stunde. Schon der erste Blick ins Rohr versetzt die Geophysiker in helle Aufregung: Im Kernfänger am unteren Ende findet sich Basalt!

Haben wir den Grundstock des Alpha-Rückens getroffen? Oder stammt der Basalt von einer Geröllhalde? Aufschluss können nur weitere Kerne geben. Doch als das nächste Schwerelot auftaucht, gibt es erst einmal lange Gesichter; es ist eine "Banane": Das Rohr hat sich beim Aufsetzen auf hartem Grund verbogen und ist leer geblieben. Wenig später aber herrscht wieder eitel Freude: Der nächste Bohrkern besteht im unteren Teil vollständig aus verwittertem Basalt. Er wird wie Gold behandelt, also erst einmal verschlossen gehalten.

Spätere petrologische Untersuchungen der Basaltproben ergeben ein Alter von weit mehr als 100 Millionen Jahren. Bislang hat man dem Alpha-Rücken nur 60 bis 80 Millionen Jahre zugebilligt. Doch nun erweist er sich als die älteste ozeanische Struktur des Arktischen Beckens überhaupt. Vermutlich ist das Gebirge die Manifestation eines Hot Spots, eines heißen pilzförmigen Aufstroms im Erdmantel, der wie ein Schweißbrenner ein Loch in die Kruste geschmolzen hat. Dieser Vulkanismus leitete möglicherweise auch die Öffnung des Arktischen Beckens ein.

Ein kleiner Schönheitsfehler an dem Bild ist freilich, dass die gefundenen Sedimente nur bis drei Millionen Jahre zurückreichen. Damit bleibt eine große Ablagerungslücke zu dem gut 100 Millionen Jahre alten Basalt. Trotzdem repräsentiert der Kern die bisher längste kontinuierliche Dokumentation der Klimaverhältnisse in der Arktis.

Der Höhepunkt der Expedition ist mittlerweile überschritten; nun soll es in Richtung Laptewsee mit der sibirischen Stadt Tiksi als Zielhafen zurück zum Festland gehen. Die Kapitäne wissen aus Erfahrung – und auch die Satellitenbilder zeigen es –, dass der direkte Weg keineswegs der einfachste ist. Besser folgt man dem Lomonossow-Rücken, weil dort das Eis weniger gepresst liegt. Die Geophysiker an Bord sind darob nicht unglücklich; denn sie erhalten so die Chance, auch den seismisch noch nicht sondierten Ostteil dieses Gebirges zu untersuchen.

Überraschung am Lomonossow-Rücken


Doch erst einmal müssen wir das Makarow-Becken zwischen Alpha- und Lomonossow-Rücken überqueren. Und das erweist sich erneut als Geduldsprobe. Immer wieder bleibt die "Polarstern" in den Eiswällen stecken, während die "Arktika" nach einer günstigen Route sucht. Das vorgesehene seismische Profil durch das Makarow-Becken kann nach zwei vergeblichen Versuchen erst knapp vor dem Lomonossow-Rücken begonnen werden. Was sich dann auf dem Plotterausdruck abzeichnet, ist allerdings eine weitere Riesenüberraschung.

Während der "Polarstern"-Expedition von 1991 in der Nähe des Nordpols stellte sich der Rücken als ein etwa hundert Kilometer breites, hohes, ebenes Plateau dar. Das schien von Anfang an verwunderlich; denn das Abbrechen dieses 1700 Kilometer langen, scheibenartigen Krustensegments vom Barents/Karasee-Schelf sollte deutliche Spuren in der Topographie hinterlassen haben.

Eine weitere wichtige Entdeckung der Expedition von 1991 war eine etwa 500 Meter mächtige Sedimentschicht, die nicht älter als 50 Millionen Jahre sein kann. Diese jungen Ablagerungen überdecken fast gleichmäßig das gesamte Plateau. Darunter springt die Schallgeschwindigkeit von 2,2 auf 4,5 Kilometer pro Sekunde. Demnach befindet sich in diesen Tiefen ein Material, das entweder zum Grundgebirge gehört oder durch eine Auflast verdichtet worden sein muss. 1991 schlossen die Wissenschaftler daraus, dass es an dieser Grenze einmal einen Erosionshorizont gegeben hat, der dicht unter der Wasseroberfläche lag. Statt dass sich Sedimente ablagerten, wurde der Rücken damals selbst abgetragen und dabei eingeebnet. Erst nach dem Abbruch vom Schelf sank er allmählich tiefer unter Wasser und entwickelte sich zur Schutthalde für alles, was im Meer zu Boden sank.

Bei unserer Expedition wollen wir nun ergründen, ob der Lomonossow-Rücken in seinem nach Ostsibirien reichenden Arm ebenso gleichmäßig aufgebaut ist und der Erosionshorizont sich dort fortsetzt. Letztlich geht es dabei um die Frage, ob die geologische Geschichte des Rückens im Osten gleich verlief wie im Westen.

Schon die Tiefenlotungen liefern allerdings unerwartete Ergebnisse. Zunächst kommen deshalb sogar Zweifel auf, ob das Sonar richtig arbeitet. Andererseits sind die Karten vom Arktischen Ozean sehr ungenau und dort, wo die Kartografen zwischen den wenigen Messpunkten extrapolieren, auch ein wenig ein Produkt der Fantasie. Noch im aktualisierten Times-Atlas von 1994 sind Becken und Canyon-Muster eingezeichnet, die es gar nicht gibt. Auch der besten Karte, die vom Naval Laboratory in Washington stammt, können wir uns nur mit Vorbehalt anvertrauen: Oft nimmt die Wassertiefe rapide zu, wo sie laut Karte abnehmen müsste, und umgekehrt.

Wir fahren in beinahe konstantem Abstand zum Nordpol auf etwa 84° 30' nördlicher Breite über den Rücken; das ist ungefähr 300 Kilometer südlich des Profils, das die "Polarstern" 1991 vermessen hat. Hier beginnt der Anstieg etwa 25 Kilometer früher, als zu erwarten gewesen wäre. Er überrascht mit einer ungewöhnlich steilen Wand, geradezu einem Lehrbeispiel für eine Stufenversetzung, bei der ein Schichtpaket – zum Beispiel bei einem Erdbeben – entlang einer vertikalen Bruchfläche abgerutscht ist. Das Kammgebiet erweist sich als stark zerfurcht. Nach nur 50 Kilometern senkt sich der Boden in ein sedimentgefülltes Becken.

Ein zerklüftetes Tiefseegebirge


Wir glauben schon, den Rücken überquert zu haben. Doch dann zeigt sich ein zweiter Gipfel, der sogar noch höher als der erste ist und bis fast 1200 Meter unter die Wasseroberfläche reicht. In den aktuellen Karten sind 1500 Meter Wassertiefe angegeben, und der Ozeanboden erscheint glatt. Stattdessen finden wir eine regelrechte Höckerstruktur, wobei der südliche Gebirgszug seinerseits noch einmal in zwei Kämme unterteilt ist. Mit dieser schroffen Topographie hat niemand gerechnet; ein Plateau gibt es hier jedenfalls nicht.

Leider muss unser kleiner Konvoi dann nach Süden abdrehen, weil die Zeit, für welche die "Arktika" gechartert wurde, langsam zu Ende geht. Aber die bisherigen Daten sind spektakulär genug. Sie widerlegen die bisherige Vorstellung, der Lomonossow-Rücken sei durchgehend ein verhältnismäßig gleichförmiges Gebilde. Offenbar ist er während des Abbrechens vom Barentsschelf doch wesentlich stärker beansprucht worden, als bisher angenommen. Wie auch die refraktionsseismischen Daten verdeutlichen, ist er tief gespalten. Wenn man sich die Sedimente im Tal zwischen den drei bis vier Kilometer hohen Hauptgipfeln und in der zwei Kilometer tiefen Senke zwischen den beiden Höckern d

Aus: Spektrum der Wissenschaft 11 / 2000, Seite 74
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
11 / 2000

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 11 / 2000

Kennen Sie schon …

Spezial Physik - Mathematik - Technik 1/2020

Spektrum der Wissenschaft – Spezial Physik - Mathematik - Technik 1/2020: Erde im Wandel

Geophysik mit menschlicher Einmischung - Supervulkane: Zeitbomben in der Tiefe • Jetstream: Gefährlicher Wetterverstärker • Arktischer Ozean: Rohstoffjagd unter dem tauenden Eis

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!