Fidschi-Tonga, 2018 – FS Sonne – Ausfahrt SO263
Der Inselstaat Tonga im Südwestpazifik liegt in einer der geologisch aktivsten Regionen der Erde, wo auf einer Länge von etwa 3500 Kilometern die Pazifische Lithosphärenplatte mit rund 9 cm/Jahr unter die Australische Platte abtaucht und bis in Tiefen von 600 Kilometern anhand von Erdbeben verfolgt werden kann.
Diese sogenannte Subduktion führt dazu, dass die obere Australische Platte gedehnt und zerrissen wird, wobei es zu verbreitetem Vulkanismus kommt. So ist die Mehrzahl der Inseln von Tonga vulkanischen Ursprungs, aber noch deutlich mehr vulkanische Aktivität findet unter der Meeresoberfläche statt. Der aktive Vulkanismus in dieser Region ist begleitet von der Zirkulation von heißen Lösungen und massiven Entgasungsprozessen von Schwefel- und Kohlendioxid.
Unter der Leitung des Lehrstuhls für Endogene Geodynamik des GeoZentrums Nordbayern der FAU wird das Forschungsschiff SONNE die vulkanischen Prozesse und den Eintrag von Gasen und Metallen in die heißen Lösungen und den Ozean untersuchen.
Die unterschiedlichen Bereiche in der Australischen Platte oberhalb der abgetauchten Pazifischen Platte weisen verschiedene vulkanische Strukturen auf, die offenbar auch von unterschiedlichen Schmelzen aus Tiefen von etwa 100 Kilometern gespeist werden. In dem vom BMBF geförderten Projekt wollen die Forscher die Entstehung dieser Schmelzen untersuchen, um Aussagen über die Aufschmelzprozesse im Erdmantel und die Entwicklung der Erdkruste an solchen Subduktionszonen zu treffen.
In Kooperation mit Kollegen der Universitäten Bremen und Münster, der Jacobs Universität Bremen, des Max-Planck Instituts für Marine Mikrobiologie, des GEOMAR Helmholtz Instituts für Ozeanforschung sowie Wissenschaftlern der Universität von Victoria, Kanada, und der Universität von Hawaii, USA, sollen außerdem die heißen Lösungen und deren Ausfällungen sowie die Faunen der Austrittsstellen der Lösungen untersucht werden. Daraus ergeben sich Hinweise auf die Wechselwirkung zwischen Schmelzen des Erdinneren und des Ozeanwassers, die Bildung von Erzlagerstätten und die biologische und mikrobiologische Aktivität basierend auf den unterschiedlichen heißen Lösungen. Mit Hilfe des Tauchroboters QUEST 4000 des MARUM der Universität Bremen können die Wissenschaftler bis in Tiefen von 4000 Metern Beobachtungen anstellen und Proben nehmen.
Mit dem ROV (Remotely operated vehicle), einem von Bord aus ferngesteuerten, unbemannten Roboter können hochaufgelö
ste Bilder und Videos vom Meeresgrund gemacht werden. Ausserdem erlauben verschiedene Werkzeuge Gesteinsproben abzubrechen, zu greifen und in einzelne Bergungsgefäße zu legen. Es können biologische Proben, Wasser- und Gasproben genommen werden.
TV-Greifer
Foto: Stefan Krumm, LEG
Der TV-Greifer ist eine hydraulische Baggerschaufel mit integrierter Videokamera. Der TVG wird von einer Winde über Bord gelassen und einige Meter über dem Meeresboden gestoppt. Mit den Bugstrahlrudern wird das Schiff langsam in eine beliebige Richtung gefahren, bis eine zur Probennahme geeignete Stelle gefunden wird. Dann greift der TVG zu und die Proben werden an Bord gebracht.
Kranzwasserschöpfer, CTD
Mit dem CTD können Leitfähigkeit (Conductivity) und WasserTemperatur abhängig von der Wassertiefe (Depth) bestimmt werden. Der Kranzwasserschöpfer gestattet es, aus den entsprechenden Tiefen Wasserproben zu entnehmen, die an Bord oder im Labor auf weitere chemische, isotopische und biologische Parameter untersucht werden können.
Foto: Marie Heidenreich
Dede, B., Priest, T., Bach, W., Walter, M., Amann, R. and A. Meyerdierks. High abundance of hydrocarbon-degrading Alcanivorax in plumes of hydrothermally active volcanoes in the South Pacific Ocean. ISME J 17, 600–610 (2023). https://doi.org/10.1038/s41396-023-01366-4
Anderson, M.O., Norris-Julseth, C., Rubin, K.H., Haase, K.M., Hannington, M.D. Baxter, A.T., and Stewart, M., 2021. Geologic and Structural Evolution of the NE Lau Basin, Tonga: Morphotectonic Analysis and Classification of Structures using Shallow Seismicity. Frontiers in Earth Science 9, 665185, doi: 10.3389/feart.2021.665185.
Falkenberg, J.J., Keith, M., Haase, K.M., Bach, W., Klemd, R., Strauss, H., Yeo, I.A., Rubin, K.H., and Anderson, M.O., 2021. Effect of fluid boiling on volatile element and Au enrichment in submarine hydrothermal sulphides, Niua South, Tonga arc. Geochimica et Cosmochimica Acta 307, 105-132. doi:10.1016/j.gca.2021.05.047.
Peters, C., Strauss, H., Haase, K., Bach, W., de Ronde, C., Kleint, C., Stucker, V., and Hesseler, V., 2021. Hydrothermal sulfur cycling: insights from multiple sulfur isotopes for hydrothermal fluids from the Tonga-Kermadec intraoceanic arc and the NE Lau Basin. Chemical Geology 586, 120586, doi:10.1016/j.chemgeo.2021.120586.
Klose, L., Keith, M., Hafermaas, D., Kleint, C., Bach, W., Diehl, A., Wilckens, F., Peters, C., Strauss, H., Klemd, R., Haase, K., and Koschinsky, A., 2021. Trace element and isotope systematics in vent fluids and sulphides from Maka volcano, North Eastern Lau Spreading Centre: Insights into three-component fluid mixing. Frontiers in Earth Science 9, 776925, doi: 10.3389/feart.2021.776925.
Haase, K.M., Schoenhofen, M.V., Storch, B., Beier, C., Regelous, M., Rubin, K., and Brandl, P.A., 2022. Effects of the hydrous domain in the mantle wedge on magma formation and mixing at the Northeast Lau Spreading Centre, SW Pacific. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 23, e2021GC010066, doi: 10.1029/2021GC010066.
Falkenberg, J., Keith, M., Haase, K.M., Sporer, C., Bach, W., Klemd, R., Strauss, H., Peters, C., Rubin, K.H., and Anderson, M.O., 2022. Spatial variations in magmatic volatile influx and fluid boiling in the submarine hydrothermal systems of Niuatahi caldera, Tonga rear-arc. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 23, e2021GC010259, doi: 10.1029/2021GC010259.
Storch, B., Regelous, M., Noebel, K.M., Haase, K.M., and Bauer, J., 2022. Extreme geochemical heterogeneity beneath the North Tonga Arc: interaction of a subduction zone with intraplate seamount chains. Chemical Geology 603, 120903, doi: 10.1016/j.chemgeo.2022.120903.
Fotogalerie – Unser Team bei der Arbeit
25.06.18: SO263 – Die Expedition SO263 geht zu Ende – „Zahlen bitte!“
Mittlerweile befinden wir uns schon wieder auf dem Transit zurück nach Suva, Fidschi, wo wir am Mittwoch den 27.06.2018 morgens gegen 8:00 Uhr einlaufen werden. Wir freuen uns schon mit „Bula“ begrüßt zu werden (fidschi für Hallo).
Alle Zargeskisten sind gepackt, im Container verstaut und gesichert. Nun werden noch die Labore gereinigt, letzte Daten ausgewertet, der Fahrtbericht geschrieben und Kammern aufgeräumt bevor wir am Donnerstag die SONNE – unsere Heimat für die letzten 4 Wochen – verlassen müssen.
Die Expedition war sehr erfolgreich und insbesondere die Doktoranden und Postdoktoranden an Bord haben viel Material, um in den kommenden Jahren ihre Dissertationen und Publikationen zu schreiben.
Hier noch ein paar Zahlen zur SO263:
35 Wissenschaftler
21 Arbeitstage
131 Stationen
17 MARUM-QUEST Tauchgänge
62 TV-Greifer Stationen
22 Einsätze für das Vulkanitstoßrohr
19 mal kam der Kranzwasserschöpfer (CTD) zum Einsatz
3000 L Wasser hat die CTD an Deck gebracht
300 Gesteinsproben und 50 Sulfidproben wurden vom Meeresboden genommen
162 separate Fluid- und Plume-Proben mit mehr als 500 Unterproben wurden bearbeitet
334°C hatte die heißeste Fluidprobe
277 Muscheln wurden gesammelt, wovon 140 direkt an Bord seziert worden
116 Zargeskisten mit wissenschaftlichen Equipment befinden sich in 2 Containern
4000 Eier haben wir gegessen
500 kg Fleisch wurden verarbeitet
405 L Kaffee haben wir getrunken
2 Inseln sorgten für Abwechslung im ewigen Blau
1 Hai hat die SONNE einen Tag lang begleitet
In 2 Monaten heißt es dann: Container und Kisten auspacken; wobei einige von uns schon wieder an Packlisten für die nächste Expedition denken.
(C. Kleint, Bremen)
23.06.18: SO263 – Gesteine vom Meeresboden
Die Arbeitsgruppe um Fahrtleiter Prof. Dr. Karsten Haase beprobt im Rahmen der SO263 Gesteine, die häufig an Subduktionszonen und den damit verbundenen Vulkanen zu finden sind. Das Ziel ist es, die Prozesse die bei der Bildung und beim Aufstieg von Magmen in Subduktionszonen eine Rolle spielen besser zu verstehen und neue Erkenntnisse über die magmatischen und hydrothermalen Stoffkreisläufe zu erhalten.
Dafür werden Proben magmatischer Gesteine und Sulfide an aktiven hydrothermalen Austritten des Meeresbodens von sogenannten schwarzen Rauchern genommen. Viele der geologischen Proben werden mit einem hydraulischen, videogeführten Greifer (TV-Greifer) durchgeführt. Hier wird der Meeresboden punktuell an ausgewählten Lokalitäten beprobt. Diese Art der Probenahme ermöglicht es den Petrologen und Geochemikern an Bord, die Probenlokalitäten über die eingebaute Kamera des Greifers live zu sehen und mit Hilfe der großen Baggerschaufel eine größere Menge an Gesteinen gezielt an Deck des Schiffes zu hieven.
Tagsüber werden zudem gezielt Probengebiete mit dem MARUM-QUEST erforscht.
Eine weitere Methode geologische Proben zu gewinnen ist das Vulkanitstoßrohr – eine sehr verlässliche, da ohne viel moderne Technik auskommende Methode, bei der ein mit Gewichten beschwertes Rohr auf die Gesteine aufschlägt und vulkanisches Glas in bestimmten Vorrichtungen hängen bleibt. Diese Gläser entstehen, wenn heißes Magma (ca. 1250 °C) unter Wasser ausfließt und durch den Temperaturunterschied abgeschreckt wird. Diese Gläser gelten unter Geologen als wichtige Indikatoren für die Zusammensetzung der Magmen und sind ein wichtiger Bestandteil petrologischer und geochemischer Forschungsarbeiten. Wenn die Gesteins-, Sulfid- und Glasproben an Deck sind, werden sie von den Wissenschaftlern für weitere, in den jeweiligen beteiligten Instituten stattfindende geochemische Analysen vorbereitet.
Diese Arbeiten umfassen das Auswählen und Sortieren der Proben, sowie deren genaue Dokumentation. Zunächst werden die Gesteinsproben fotografiert, vermessen und gesägt. Darauf folgt die Beschreibung der Gesteine und Mineralvorkommen, sowie das Dokumentieren von Texturen und Aussehen. Die Proben sind dann bereit für ihren Transport nach Erlangen, an das GeoZentrum Nordbayern, der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg, wo weitere Analysen durchgeführt werden.
20.06.18: SO263 – Mikrobielle hydrothermale Lebensgemeinschaften
Die auf der Erde vorkommenden Lebensformen werden in drei Bereiche eingeteilt. Zwei der Bereiche umfassen Lebewesen, die so klein sind, dass man sie nur mit einem Mikroskop sehen kann – die sogenannten Mikroorganismen – sie gehören zu den Domänen der Bakterien und Archaeen. Zu der dritten Lebensform, den Eukaryoten, zählen alle Lebewesen, die wir tagtäglich um uns herum sehen (Pflanzen, Tiere, usw.), aber zugleich auch viele Mikroorganismen – die Protisten, welche im Gegensatz zu den Bakterien und Archaeen einen komplexeren Aufbau und Lebensstil haben. Zwei der Mikrobiologinnen an Bord der SONNE versuchen herauszufinden, welche Mikroorganismen in diesem extremen Lebensraum nahe vulkanischer Systeme leben und wie sie das Leben auf dem Meeresgrund beeinflussen.
Bledina Dede (Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Bremen, Deutschland) ist an den Bakterien und Archaeen interessiert, welche auf und an den hydrothermalen Quellen leben. Das Meerwasser und die Gesteine in der Nähe dieser Systeme stellen einen Lebensraum für Millionen Mikroorganismen dar. Daher werden große Mengen an Wasserproben filtriert und Gesteinsoberflächen sorgfältig abgekratzt, um genügend Biomasse für DNS/RNS Sequenzierungen zu sammeln. Diese ermöglichen eine genaue Charakterisierung der mikrobiellen Lebensgemeinschaften und ihrer metabolischen Fähigkeiten. Zusätzlich wird Meerwasser mit verschiedenen Substraten inkubiert, die von chemolithotrophen Bakterien als „Treibstoff“ verwendet werden können. Dabei wandeln die Bakterien Kohlenstoff in organische Materie um, ganz ohne Sonnenlicht. Die Inkubationsexperimente helfen uns Veränderungen der mikrobiellen Lebensgemeinschaften auf Grund der Umwelt zu verstehen und sie liefern zusätzliche Informationen über mögliche Nahrungsquellen der Mikroorganismen.
Sheryl Murdock (Universität Victoria, Kanada) setzt für mehrere Tage „Besiedlungs-Kammern“ in den Quellen der warmen und diffusen Hydrothermalfluide aus, um so Protisten „einzufangen“ und – nach der Bergung des Moduls – im Labor weiter untersuchen zu können. Die „Besiedlungs-Kammern“ selber locken erstmal nur Bakterien und Archaeen an, welche in großen Mengen in den warmen Fluiden leben. Diese wiederum dienen dann als Köder für die Protisten. Im Labor werden die Protisten in „Labor-Röhrchen“ gezüchtet, u.a. um ihr Verhalten zu charakterisieren und genug Material für DNS-Analysen zu erhalten. Informationen über die dazugehörigen Fluidproben (aus denen die Protisten stammen), helfen den Lebensraum dieser Organismen und ihrer chemischen Toleranzen gegenüber den extremen Lebensbedingungen weiter zu beschreiben.
19.06.18: SO263 – Spurenmetalleintrag in den Ozean
Neben den Fluidchemikern der Universität Bremen, die sich vor allem mit den Gasen in den Fluiden beschäftigen, besteht das Team der Fluidchemiker und Fluidchemikerinnen an Bord aus Annika Moje, Charlotte Kleint und David Ernst von der Jacobs Universität in Bremen, Britta Planer-Friedrich von der Universität Bayreuth, Ingo Meierhoff aus Münster, Christian Peters von der Universität Münster, sowie Frederike Wilckens vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften in Bremen.
Die Fluidchemiker arbeiten mit den Fluiden, die aus den hydrothermalen Plumes mithilfe des Kranzwasserschöpfers und von den heißen sowie diffusen Quellen mithilfe des MARUM-QUEST genommen werden. Eine Fragestellung, die uns interessiert, ist z.B. wieviel Arsen und Eisen aus den unterschiedlichen Quellen austritt und wie weit wir diese Elemente in der Wassersäule „verfolgen“ können. Schaffen sie es bis in die oberen 200 m des Meeres, die photische Zone, wo die Bioproduktivität am höchsten ist und die meisten Organismen wohnen?
Eisen ist einen wichtiger aber limitierter Nährstoff für fast alle marinen Organismen, wohingegen Arsen eine toxische Wirkung haben kann. Gerade im Umfeld von heißen Quellen gibt es jedoch auch viele Mikroorganismen, die Arsen zumindest tolerieren, teils sogar zum Energiegewinn nutzen können.
Bereits an Bord werden viele Parameter der Fluide bestimmt. So werden direkt nach der Probenahme der pH-Wert, Sauerstoffgehalt, der Salzgehalt und das Redoxpotential (Eh-Wert) der Fluide und Plumes gemessen. Zudem werden Eisen-, Sulfid-, Magnesium-, Calcium- und Chlor-Konzentrationen an den Fluiden bestimmt. Anhand dieser ersten Ergebnisse können wir bereits abschätzen, wie gut die Probenahme funktioniert hat, das heißt wie rein die gesammelten hydrothermalen Fluide sind. Außerdem können erste Aussagen darüber getroffen werden, welche Prozesse und Quellen die hydrothermalen Fluide beeinflusst haben.
Der Großteil der Arbeit im Labor an Bord besteht aber darin, die Proben für den Transport und die späteren Analysen im Labor zu Hause vorzubereiten. Da viele der Komponenten unter Oberflächenbedingungen nicht stabil sind, muss es immer sehr schnell gehen. So stehen alle Fluidchemiker ungeduldig bereit, sobald der Kranzwasserschöpfer oder das MARUM-QUEST an Bord kommen, um möglichst schnell die Proben zu bearbeiten. Abhängig von der späteren Methodik werden die Fluide in verschiedenen Größenfraktionen filtriert, teilweise angesäuert, gekühlt oder eingefroren. Für einige Analysen an Land werden zudem die leicht flüchtigen Komponenten der Fluide fixiert, um später richtige und präzise Ergebnisse zu gewährleisten.
(C. Kleint, Bremen)
17.06.18: SO263 – ROV findet TV-Greifer-Beprobungsstelle
Der Tauchroboter (ROV) Marum-Quest hat eine Stelle gefunden, die am Tag vorher mit dem TV-Greifer beprobt worden war. Trotz der Größe der Baggerschaufeln und der eher einfachen Technik zeigt sich, dass Proben sehr gezielt und ohne größere Schäden am Meeresboden anzurichten, genommen werden können. Der Screenshot zeigt sehr eindrucksvoll die verschiedenen Kameransichten, die die Navigation und Probennahme mit dem ROV ermöglichen.
(Fotos: MARUM, Uni-Bremen)
15.6.18: SO263 – Gasdichte Fluidprobenahme
Heute haben wir unser Arbeitsprogramm im dritten Arbeitsgebiet der SO263, der Niuatahi Caldera, begonnen. Während des ersten Tauchgangs haben wir gleich zwei neue Temperaturrekorde für diese Expedition aufgestellt. Zwei schwarzer Raucher mit Temperaturen von je 324 und 334 °C wurden erfolgreich beprobt.
Die Petrologen und Fluidchemiker der Arbeitsgruppe „Petrologie der Ozeankruste“ der Universität Bremen, Wolfgang Bach, Patrick Monien, Alexander Diehl und Stefan Sopke, beschäftigen sich mit der Beprobung und anschließenden Analyse der aus den Schloten der schwarzen und weißen Rauchern austretenden hydrothermalen Fluide.
Neben grundlegenden Parametern, wie Temperatur und pH-Wert werden die Alkalinität, die sogenannte Säurepufferkapazität des Wassers, sowie die Konzentrationen an Wasserstoff und Methan direkt an Bord bestimmt.
Für die Beprobung werden dabei sogenannte „IGT-Sampler“ (die Abkürzung steht für „isobaric gas tight„) eingesetzt. Diese speziellen Fluidprobenschöpfer ermöglichen es, die am Meeresboden gewonnenen Fluidproben ohne Druckentlastung an Bord des Schiffes zu holen und damit einen Verlust der im Fluid gelösten Gase zu verhindern. Eine Druckentlastung findet erst statt, wenn eine kleine Teilprobe in eine gasdichte Glasspritze gefüllt wird. Dort perlen die Gase aus der Flüssigkeit aus, ähnlich wie beim Öffnen einer Sprudelwasserflasche. Im Anschluss wird das ausgeperlte Gas in einen Gaschromatographen injiziert und in seine einzelnen Komponenten aufgeteilt, bevor zwei Detektoren simultan die Konzentrationen der Gase Methan und Wasserstoff ermitteln. Gerade die Konzentration des Gases Wasserstoff mit seiner reduzierenden Wirkung bestimmt das chemische Milieu im Untergrund und die Art der Wechselwirkung zwischen den heißen Lösungen und dem Vulkangestein.
Dieser Schlüsselparameter wird uns ermöglichen, mithilfe von thermodynamischen Berechnungen, die chemischen Prozesse, die tief im Untergrund unter den hydrothermalen Feldern stattfinden, zu verstehen. Die Gasgehalte spielen weiterhin eine wichtige Rolle für die Fauna der an den Schloten lebenden Lebewesen, da sie unter anderem den „Treibstoff“ für die Chemosynthese-treibenden Organismen darstellen.
Die Proben aus den IGT-Samplern werden unter den beteiligten Fluidchemikern der Universität Bremen, der Jacobs Universität, der Universität Münster sowie der Universität Bayreuth aufgeteilt, um eine komplette Analyse dieser aufwendig geborgenen Fluide zu gewährleisten.
(C. Kleint, Bremen)
10.6.18: SO263 – „Mussel Mania“ – Niua North
Nachdem wir in dem rund 1200 m tiefen Arbeitsgebiet Niua South jede Menge Gesteinsproben und Fluide über 300°C beproben konnten, lautet unser nächstes Arbeitsgebiet Niua North. Dieses liegt in nur ca. 700 m Wassertiefe, und, wie der Name schon andeutet, nördlich vom ersten Arbeitsgebiet Niua South, ca. 10 km.Der Hydrothermalismus äußert sich hier ganz anders – nicht in Form von schwarzen Rauchern, sondern eher als weiße Raucher. Die Fluide sind sehr sauer (pH 1.8), sehr schwefelhaltig und gasreich; das Ventfeld wird auch Hellow Vents genannt.
Während wir in Niua South nur eine einzige Muschel gefunden haben, gibt es in Niua North gleich ein ganzes Feld von Muscheln: Mussel Mania. Die Mikrobiologen Merle Ücker und Miguel Ángel González Porras vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen warten schon gespannt auf die ersten Muscheln aus diesem Gebiet.
Das Netz, mit dem MARUM-QUEST jede Menge der Bathymodiolus Muscheln eingesammelt hat, wird in einer Schublade am ROV sicher verstaut. Sobald das MARUM QUEST an Deck kommt, muss es schnell gehen: Um eine „Veränderung“ der Muscheln zu verhindern, werden sie sofort im Labor der SONNE seziert. Das für die Mikrobiologen interessanteste Organ sind die stark ausgeprägten Kiemen, welche bakterielle Symbionten enthalten. Diese Symbionten sind der Grund, warum die Muscheln „da unten” überhaupt überleben können; wo es dunkel ist und eigentlich kein organisches Material als Nahrung zur Verfügung steht. Die Symbionten sind in der Lage, die chemischen Verbindungen aus den hydrothermalen Fluiden als Energie zu nutzen, um Biomasse herzustellen, ein Prozess, der als Chemosynthese bekannt ist. Die Biomasse wird direkt an ihren Wirt weitergeleitet – die Muschel.
Zurück in Bremen werden die Kiemen der Muscheln im Labor weiteruntersucht. Durch „Molekularsprache“ wollen die Mikrobiologen verstehen, wie die Symbionten mit den Muscheln interagieren, wie divers die Symbionten sind und welchen Einfluss die Umwelt auf ihre Population hat.
(C. Kleint, Bremen)
5.6.18: SO263 – Proben vom ersten Arbeitsgebiet – Niua South
Nachdem alle Labore nun vollständig eingerichtet sind und die Geräte bereit für ihre Einsätze, haben wir mit Freude und Neugier die ersten Proben erwartet.
Je vier erfolgreiche TV-Greifer Einsätze in den Nächten vom 3. bis zum 7. Juni brachten jeweils viele Kilogramm Gesteine zwischen 600 und 1500 m Tiefe an Bord der SONNE. Die Gesteine reichen von Bimsen, wie sie häufig in Inselbögen zu finden sind, zu basaltischen Gesteinen, die für das Verständnis der Bildungsprozesse von Niua South wichtig sind. Die Spannbreite der Gesteinstypen die wir finden, erlaubt uns, die Probennahme der nächsten Nächte basierend auf den Gesteinen und Bildern der vorhergehenden TV-Greifer anzupassen und so eine effiziente Probennahme zu gestalten. An Bord der Sonne werden die Gesteine gleich bearbeitet, gesägt, beschrieben und für den Transport in die Heimat verpackt.
Im ersten Arbeitsgebiet Niua South wurden zusätzlich 4 Kranzwasserschöpfer-Profile (sogenannte tow-yos) gefahren um mögliche Plumes in der Wassersäule zu detektieren. Hierfür wird der Wasserschöpfer in unterschiedlichen Tiefen hinter der SONNE (die mit nur 1 Knoten das ausgewählte Profil abfährt) hergezogen, wobei die angebrachten Sensoren kontinuierlich und live Messdaten wie Tiefe, Salinität, Druck und – als wichtigster Parameter für uns – Trübe übertragen. Ein Trübesignal deutet auf Partikel in der Wassersäule hin und ist meist ein Anzeichen für einen hydrothermalen Plume. In diesen Tiefen werden dann die Flaschen am Kranzwasserschöpfer per Knopfdruck aus dem Labor geschlossen. Bis zu 24 Flaschen mit je 12 L Volumen können so gefüllt werden. Wieder an Deck stehen schon alle Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen bereit um sich Proben aus den entsprechenden Flaschen und Tiefen abzufüllen. Durch diese Profile und spätere Analysen können wir abschätzen wie weit sich der Plume ausbreitet – lateral und vertikal.
Unser wichtigstes Probenahme-Gerät, das „MARUM-QUEST“, taucht bereits zum zweiten Mal und liefert uns spektakuläre Bilder und Proben vom Meeresboden. Nachdem es 1200 m durch die Wassersäule abgetaucht ist, landete es direkt in einem Gebiet mit aktiven und inaktiven hydrothermalen Rauchern und wir konnten somit recht schnell mit der ersten Probenahme beginnen.
Neben Gesteinen und Erzen, sammelt „QUEST“ auch Fluide, sowie biologische Proben wie Muscheln, Schnecken oder Röhrenwürmer ein. Die erste Bearbeitung der Proben beginnt direkt in den Laboren der SONNE und dauert bis in die Nacht, während zeitgleich bereits das nächste Gerät von Deck gelassen wird, um weitere Proben an Bord zu bringen.
1.6.18: SO263 TongaRift ist gestartet
Am Morgen des 31.05. bezogen alle Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen ihre Kammern an Bord der “FS Sonne”. Da es auch alle Container samt Luftfracht rechtzeitig nach Suva geschafft haben, konnte wir pünktlich am 1. Juni, gegen 9:00 Ortszeit den Hafen von Suva auf den Fidschi- Inseln Richtung Osten – Kurs Tonga – verlassen. An Bord sind Geowissenschaftler der unterschiedlichsten Disziplinen, wie Petrologen, Geochemiker, Ozeanographen, Hydrothermalspezialisten sowie Biologen. Starker Wind und deutlicher Seegang bereiten noch dem ein oder anderen Fahrtteilnehmer Probleme, aber die Wetterprognosen versprechen Besserung. Da ja ein voller Magen gut gegen Seekrankheit ist, sind wir sehr dankbar für das sehr leckere Essen an Bord.
Die 2 Tage Transit zum ersten Arbeitsgebiet verwenden wir dazu die leeren Labore des Schiffes mit ihren jeweiligen Arbeitsgeräten in funktionierende Arbeitsplätze zu verwandeln. Das Spektrum ist groß und reicht von grober mechanischer Zerkleinerung wie Sägen bis hin zu Mini-Reinsträumen für spurenmetallfreies Arbeiten. Zudem werden die mitgebrachten Instrumente, wie z.B. der Gaschromatograph zur Bestimmung von Gasgehalten oder das Photometer zur Analyse von Sulfid- und Eisenkonzentrationen, auf ihre Funktionsfähigkeit getestet. Aber nicht nur drinnen, auch draußen an Deck werden die Großgeräte, wie der Wasserschöpfer, der TV-Greifer und natürlich der Tauchroboter, das MARUM ROV-QUEST, für den Probeneinsatz vorbereitet. Hierbei unterstützt uns die sehr erfahrene und hilfsbereite Mannschaft und auch kleinere Anliegen werden schnell gelöst.
Am Nachmittag des 3. Juni findet die erste Probenahme statt. Hierbei werden mithilfe des Kranzwasserschöpfers Wasserproben aus unterschiedlichen Tiefen genommen. Diese Wasserproben dienen zur Analyse von “Hintergrund”-Konzentrationen und zur Kalibrierung der verschiedenen Geräte. Anschließend folgt ein Nachteinsatz des TV-Greifers, der die ersten Gesteinsproben vom Meeresgrund liefern wird. Die erste Probenahme durch das ROV-QUEST ist für den 5. Juni geplant.
Wir sind gespannt und freuen uns schon auf die ersten Proben und spektakulären Bilder der Hydrothermalsysteme.