Papua-Neuguinea, 2023 – FS Sonne – Ausfahrt SO299

Ausfahrt SO299 DYNAMET

GeoDYNAmik & METallogenie

Rifting von Inselbögen, Metallogenese und Entstehung von Mikroplatten: Eine integrierte geodynamische, magmatische und hydrothermale Studie des Bismarck-Archipels, Papua-Neuguinea

Die Diversität metallischer Vorkommen in der Erdkruste ist eng mit den komplexen geologischen Prozessen an den Plattenrändern verknüpft. An Metallen besonders angereicherte kontinentale Kruste entsteht entlang der komplexen Subduktionszonen des westlichen Pazifiks. Das Wachstum kontinentaler Kruste und die Bildung metallischer Lagerstätten im östlichen Papua-Neuguinea wird durch die Kollisionen von Kontinenten und Inselbögen, der Umkehr von Subduktionszonen und anhaltendem Metasomatismus des Mantelkeils gesteuert, der zum Recycling und einer Anreicherung von Volatilen und Metallen führt. Einige der weltgrößten Kupfer- und Goldlagerstätten haben sich hier innerhalb der letzten 2-3 Mio. Jahre gebildet oder bilden sich bis heute. Bisherige geodynamische Modelle sind jedoch zu großräumig gefasst, um die Verknüpfungen zwischen Magmatismus, den lokalen tektonischen Rahmenbedingungen und der Rolle der Lithosphäre zu erklären. Unser Projekt, das einen integrierten Ansatz aus Fächerecholotkartierung, Seismologie, Elektromagnetik, Gravimetrie, Wärmestrom, Altersdatierung und Petrologie/Geochemie verfolgt, hat zum Ziel erstmals ein ganzheitliches Modell dieser zwar sehr komplexen aber auch sehr rohstoffreichen Region zu entwickeln. Die zentrale ungelöste Frage ist, warum genau hier Metalle derart stark angereichert wurden?

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Tauchgang zu den Erzfabriken der Tiefsee – SONNE-Expedition mit ROV KIEL 6000 untersucht Erzbildung in Papua-Neuguinea

Ann Kristin Montano Kommunikation und Medien
GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

02.06.2023/Townsville. Warum wirkt die Erdkruste in bestimmten Regionen wie eine Erzfabrik? Eine Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff SONNE führt zum Bismarck-Archipel in Papua-Neuguinea, wo einige der größten Kupfer- und Goldvorkommen der Welt liegen. Ein internationales Team von Forschenden untersucht dort geodynamische Prozesse, welche die aktive Erzbildung im Tiefseeboden bestimmen. Während der Fahrt, die unter der Leitung von Dr. Philipp A. Brandl, Meeresgeologe am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel steht, sammelt der Tauchroboter ROV KIEL 6000 Proben und Bilder.

Die Kontroverse um den Tiefseebergbau wird durch die aktuellen Verhandlungen der Internationalen Meeresbodenbehörde (International Seabed Authority, ISA) über den Rechtsrahmen für eine mögliche künftige Ausbeutung deutlich. Eine wachsende Zahl von Ländern, darunter auch Deutschland, fordern eine vorsorgliche Pause. Abgesehen von den potenziellen kommerziellen Aktivitäten besteht jedoch ein großes wissenschaftliches Interesse an mineralischen Systemen am Meeresboden: Nur hier können Meeresgeolog:innen die aktiven tektonischen, magmatischen und hydrothermalen Prozesse direkt untersuchen, die für die Bildung vieler heute vorhandener Metalllagerstätten von Bedeutung sind. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse werden zur Verfeinerung von Lagerstätten-Modellen und zur Bewertung von Möglichkeiten für eine verbesserte Gewinnung von energie-kritischen Metallen und Metalloiden aus bestehenden Minen an Land genutzt.

Die Expedition SO299 DYNAMET mit dem deutschen Forschungsschiff SONNE führt zum Bismarck-Archipel im Nordosten Papua-Neuguineas, um erstmals einen umfassenden Überblick über eines der geologisch komplexesten und mineralstoffreichsten Gebiete der Welt zu gewinnen und zu versuchen, eine wichtige ungelöste Frage über diese Region zu beantworten: Warum hat sich an dieser Stelle so viel Metall in der Kruste angesammelt? Die Fahrt steht unter der Leitung von Dr. Philipp A. Brandl, Meeresgeologe am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, Deutschland. Professor Dr. Christoph Beier von der Universität Helsinki ist Co-Fahrtleiter. Unter den 37 Teilnehmenden sind außerdem auch Forschende des GeoZentrums Nordbayern der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR). Außerdem sind Forschende der Universitäten Ottawa und Toronto in Kanada im Rahmen eines gemeinsamen Forschungs- und Ausbildungsprojekts für marine Geodynamik und Georessourcen (iMAGE-CREATE) sowie der Universität Papua-Neuguineas beteiligt.

Probenentnahme mit hochmoderner Unterwasserrobotertechnik

Nach zwei Jahren pandemie-bedingter Verspätung werden auf dieser Expedition Forschungsarbeiten fortgesetzt, die auf drei früheren SONNE-Fahrten in den Jahren 1994 (SO94), 1998 (SO133) und 2002 (SO166) begannen. Allerdings werden nur während der Expedition SO299 modernste geophysikalische Instrumente am Meeresboden eingesetzt, um die Bewegung von Magma und Fluiden in der Kruste abzubilden, aktive Störungszonen zu verfolgen und die thermische Struktur der Kruste zu modellieren. Das zentrale Gerät ist der ferngesteuerte Tauchroboter (remotely operated vehicle, ROV) ROV KIEL 6000 des GEOMAR. Der Tauchroboter kann 6000 Meter tief tauchen und ist mit hochauflösenden Kameras, Sonar und einer Vielzahl von Probenahmegeräten und In-situ-Sensoren ausgestattet. Das hochmoderne System wird von acht Personen bedient und ermöglicht die gezielte und visuell kontrollierte Beprobung einzelner Gesteine sowie von Flüssigkeits- und Gasaustrittsstellen.

Metallvorkommen und hydrothermale Schlote

„Das Hauptziel unserer Forschung ist, zu verstehen, wie plattentektonische Prozesse die Bildung von Erzlagerstätten in der Nähe von Subduktionszonen beeinflussen können. Die Region ist von besonderer Bedeutung, weil sich dort einige der größten Kupfer- und Goldlagerstätten der Welt gebildet haben und auch heute noch bilden“, erklärt Dr. Brandl. „Wir sind daran interessiert zu verstehen, wie die tektonischen Prozesse die Lage und Größe von Mineralvorkommen beeinflussen. Die Wechselwirkung des Meerwassers mit der heißen Umgebung des vulkanisch aktiven Meeresbodens ist interessant, weil dabei Elemente, darunter auch Metalle, aus dem darunter liegenden Gestein ins Meerwasser übergehen und umgekehrt.“ Diese Regionen werden als hydrothermale Systeme bezeichnet und sind nicht nur Schauplatz aktiver erzbildender Prozesse, sondern auch Hotspots einer hochspezialisierten Artenvielfalt in der Tiefsee. „Zu unserer wissenschaftlichen Verantwortung gehört es daher, möglichst wenig invasiv zu forschen“, ergänzt Dr. Brandl.

Metalle für grüne Technologien

Es wird erwartet, dass die Nachfrage nach kritischen und speziellen Metallen und Metalloiden als Reaktion auf die weitere Entwicklung und den verstärkten Einsatz grüner Technologien kontinuierlich steigen wird. „Um die Bedingungen für diese steigende Nachfrage zu erfüllen und gleichzeitig die erforderliche Rohstoffversorgung verantwortungsvoller zu gestalten, müssen die am besten geeigneten Ressourcen an Land gefunden und die Effizienz ihrer Nutzung erhöht werden“, sagt Professor Dr. Beier von der Universität Helsinki. „Für uns Forschende aus Finnland ist die Untersuchung von Erzbildungsprozessen in geologisch jungen Krustenblöcken und in aktiven Systemen wichtig um daraus Rückschlüsse zur Entstehung der geologisch alten Lagerstätten an Land abzuleiten. Viele der mineralischen Rohstoffe, die uns in Finnland zur Verfügung stehen, könnten sich in Umgebungen gebildet haben, die mit denen im westlichen Pazifik vergleichbar sind, und so kann die Gegenwart der Schlüssel zur Vergangenheit sein.“

Expedition SONNE SO299 DYNAMET

06.06.2023 – 29.07.2023
Townsville (Australien) – Singapur

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Weitere Informationen:

http://www.geomar.de/n8968 Bildmaterial zum Download
https://www.geomar.de/en/so299 Expedition SO299 DYNAMET

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• Wochenbericht 1
• Wochenbericht 2
• Wochenbericht 3
• Wochenbericht 4
• Wochenbericht 5
• Wochenbericht 6
• Wochenbericht 7
• Logbuch Erlanger Teilnehmer (siehe unten)
• Ocean Blogs

Der Lehrstuhl der endogenen Geodynamik am GeoZentrum Nordbayern, geleitet von Prof. Dr. Karsten Haase, entsendet für die Expedition 3 wissenschaftliche Mitarbeiter:

• Sc. Jan Falkenberg ist Promotionsstudent und beschäftigt sich mit der Isotopen und Spurenelement Geochemie hydrothermaler Mineralisationen in submarine hydrothermal Systemen („Schwarze Raucher“) im westlichen Pazifik und mit subaerischen porphyrischen-epithermalen Lagerstätten in Griechenland.
• Sc. Julia Wenske wird ihre Masterarbeit über einen Teil der Gesteinsproben dieser Expedition schreiben und die magmatische Entwicklung verschiedener submariner Seamounts untersuchen. In ihrer Bachelorarbeit hat Julia Helium- und Kohlenstoffisotope aus Quellen und Mofetten im Egergraben erforscht.
• Sc. Egor Riemer schreibt seine Masterarbeit an hydrothermale Mineralisation der Weltklasse Kupfer-Molybdän Lagerstätte SarCheshmeh, Iran. Während seiner Bachelorarbeit hat Egor an der Geochemie von hydrothermalen Fluiden und Chalcopyriten in „Schwarzen Rauchern“ geforscht.
• Dr. Christoph Beier (jetzt an der Universität Helsinki in Finland) interessiert sich insbesondere für magmatischen Prozesse, die an Subduktionszonen und den mit Ihnen assoziierten Backarc-Spreizungsachsen stattfinden. Auf dieser Expedition sind die Laven und in ihnen enthaltenen Xenolithe von besonderem Interesse.

Der Anfang der Transitreise ist geprägt von regem Treiben in den Laboren und an Deck. Alles wissenschaftliche Material muss sortiert und sorgfältig in Kisten und auf Europaletten in die großen Container verstaut werden. Paletten, Kisten, Großgeräte-Tetris ist angesagt. Zusätzlich steht die Erstellung des offiziellen Ausfahrtberichtes an, in welchem alle Methodiken und initialen Ergebnisse dokumentiert werden müssen.

Nebenbei bleibt aber auch noch genügen Zeit, um sich von der Arbeit zu erholen und verschiedensten Freizeitaktivitäten nachzugehen. Auf dem Programm stehen Kinoabende, Videospielturniere, sowie ein vielfältiges Sportprogramm (z.B.: Kickboxen, Zirkeltraining, Yoga, Ballett und vieles mehr). Außerdem geht das Tischtennisturnier, welches seit der ersten Woche an Bord läuft, in die letzte Runde.

Neben den Freizeitaktivitäten wird auch eine wissenschaftliche Vortragsreihe organisiert. Wir hören Vorträge der verschiedenen Arbeitsgruppen, um über neue Ergebnisse zu diskutieren oder neue Methodiken kennenzulernen und zukünftige Arbeiten zu koordinieren.

Wie üblich, können sich Pläne allerdings kurzfristig ändern. Der geplante Transitweg nach Norden an den philippinischen Inseln vorbei, um dann wieder gen Süden nach Singapur zu fahren, wird von einem Unwettertief heimgesucht. Die Wettermodelle und das aufmerksame Auge unseres Kapitäns erkennen die mögliche Entwicklung eines Taifuns auf unserer nördlichen Transitroute. Dementsprechend wird der Kurs geändert und eine der Alternativrouten benutzt. Wir dampfen nun direkt nach Westen und werden durch die Celebessee und Sulusee in Richtung Singapur Strecke machen. Trotz der Änderung der Route erwischen wir die Ausläufer des Unwetter-Tiefs und haben einige Tage deutlich „büschen Wind“ und mehr Seegang als die Wochen davor…das schlägt dann doch einigen auf den Magen, aber erfüllt dann doch auch die Erwartungen, welche man an hohe See mitten im Ozean haben sollte!

Die Labore sind blitzeblank, die Laborkühlschränke aufgeräumt! Die letzte Woche auf der SONNE beginnt mit dem nachgeholten Bergfest. Gleichzeitig ist es auch der Abschied eines langjährigen Crewmitglieds, welches in den verdienten Ruhestand feierlich mit einem kleinen Schauspiel und Geschenken verabschiedet wird. Es wird gegrillt, gequatscht und die letzten paar Wochen werden Revue passiert. Mittlerweile tauchen zwischen den Philippinen im Norden und Malaysia im Süden die ersten Atolle und Inseln auf. Schon ein wenig komisch hier gewesen zu sein, ohne je einen Fuß auf das angrenzende Land gesetzt zu haben.

Das Peildeck ist in den Abendstunden der Anziehungspunkt schlechthin für alle, die die beeindruckenden Wolkenformationen und Sonnenuntergänge genießen wollen. Für Aufregung sorgten vor allem auch die Delfine, die auf der Jagd waren und neugierig unser Schiff in der Bugwelle springend erkundet haben.

Für die tolle Zusammenarbeit mit der Besatzung haben sich die Wissenschaftler:innen kreativ ins Zeug gelegt und ein kleines Geschenk gebastelt. Ein Nachbau des ROV Kiel 6000 bestehend aus den erbeuteten Gesteinsproben und diversen Labormaterial schmückt von nun an die Sammlungsvitrine in der Lounge und erinnert an die Ausfahrt SO299!

 

Am letzten Abend auf der SONNE verbringen wir alle noch gemeinsam Zeit im Hangar des Schiffes. Am Horizont taucht bereits die Skyline von Singapur auf und wir werden früh am Morgen in den Hafen einlaufen. Mit diesen Worten neigt sich die SO299 Ausfahrt unter der Leitung von Dr. Philipp Brandl (Geomar) und Prof Dr. Christoph Beier (University of Helsinki/FAU) zu Ende. Vielen Dank an die gesamte Besatzung der Sonne, die uns diese großartige Zeit an Bord beschert hat. Ohne euch wäre es nicht möglich gewesen!

Vielen Dank auch an die gesamte wissenschaftliche Besatzung die, während unser 8-wöchigen Expedition von Kollegen oder Bekannten zu neuen Freunden wurden. Die ersten Pläne auch für private Treffen sind bereits im vollen Gange – z.B. verbringt ein Teil des Teams mehrere Tage in Singapur, ein anderer Teil fährt zusammen eine Woche auf die indonesische Insel Lombok – und für einen Teil ist bereits ein Post-cruise Meeting in Kiel am Geomar angesetzt. So macht Forschung und Networking Spaß!

Das Erlanger SO299 Team,
Jan, Julia und Egor

Nach fast 4 Wochen ist es Zeit die OBS und OBMT Geräte wieder einzusammeln. Per Schallimpuls mit spezifischer Frequenz werden die einzelnen Releaser angepingt. Bei erfolgreicher Kontaktaufnahme lässt das Gerät seinen Anker los und steigt selbstständig zur Meeresoberfläche. Dort wartet die FS Sonne bereits und die Decksmannschaft fängt mit gezielten Würfen eines Hakens an einem Seil die Geräte ein. Anschließend werden sie per Kran an Bord gehievt, die Daten ausgelesen und die Geräte sicher im Container für die Heimreise verpackt.

Die spinnenförmigen OBMTs wurden wohl von einem kleinen Oktopus mit seinem Verwandten verwechselt. Festgeklammert an seinem Cousin trat dieser Oktopus („Occy“) die Reise vom Meeresboden Richtung Deck an, bevor er wieder zurück ins kühle Nass durfte.

Nach erfolgreichem OBM und OBMT-fischen, stehen nun noch 2 ROV-Tauchgänge, 4 TV-Greifer und ein paar Dredgen an, um die Beobachtungen und die Probenliste an den verschiedenen Lokalitäten zu vervollständigen. Lücken in der Multibeam Kartierung des Meeresbodens werden auch noch gefüllt, um einen kompletten Datensatz der Region zu erhalten.

Die offiziell letzte Station im Arbeitsgebiet der SO299 Ausfahrt ist beendet! Von Ankaramit bis Xenolith hat das Petrologie Team  446 individuelle Gesteinsproben gesammelt, dokumentiert und beschrieben. Ein voller Erfolg!

Auf unserem 14-tägigen Transit nach Singapur werden nun bereits die ersten wissenschaftlichen Veröffentlichungen der verschiedenen Arbeitsgruppen besprochen und geplant. Außerdem muss das Equipment verpackt werden, sowie die Labore für die nachfolgende Ausfahrt gesäubert werden. Nach dieser phänomenalen Expedition wartet nun jede Menge Labor- und Computerzeit auf die Wissenschaftler, sobald sie wieder an ihren jeweiligen Forschungsinstitutionen angekommen sind. Viele der Gesteinsproben werden auf die geringsten Konzentrationen von Elementen wie Au und Ag aber auch auf Seltene Erd Elemente untersucht. Die geophysikalischen Daten werden mit Hilfe von komplizierten Algorithmen in Bilder der ozeanischen Kruste und der Sedimentschichten umgewandelt. Die Kombination von geophysikalischen, hydroakustischen und geochemischen Methoden wird es den Wissenschaftler:innen ermöglichen die geotektonische sowie die geochemische Geschichte der Region besser zu verstehen und einen wertvollen Beitrag zu unserem Verständnis von magmatischen und hydrothermal Systemen in Subduktionszonen leisten.

Es steht eine weitere Sicherheitsübung an. Beim Testalarm muss sich das wissenschaftliche Team an der Musterstation innerhalb weniger Minuten mit Schwimmwesten, Kopfbedeckung und langer Kleidung einfinden. Anschließend wir durchgezählt. Zur Übung darf jeder auf dem Achterdeck einen Feuerwehrschlauch halten und die verschiedenen Wasserstrahlformen einstellen. Währenddessen trainiert die Mannschaft wie im Falle eines Feuers zu verfahren ist! Dabei sind alle Besatzungsmitglieder gefragt und mit detaillierten Aufgaben betraut. Sicherheit an Bord der Sonne ist das oberste Gebot.

Die Tage verschwimmen ineinander. Anstatt Wochentagen ist nur noch das Datum oder die Stationsnummer (und welches Gerät gefahren wird) ausschlaggebend für den Tagesablauf. Tagsüber werden hauptsächlich TV-Greifer und ROV-Tauchgänge durchgeführt und nachts Fächerecholot-Kartierung, Wärmestrom-Messungen im Sediment und Gesteinsdredgen gefahren.

Mittlerweile befindet sich das Team im südlichen Arbeitsgebiet in der Nähe der Weitin-Störung. Eine volle Dredge (ca. 300 kg) beschert eine Vielzahl verschiedener Gesteine aus dem tektonisch aktiven Gebiet. Innerhalb der Störungszone finden wir stark brekziierte und metamorph überprägte Gesteine, mit denen wir in dieser Form nicht gerechnet hatten. Das bedeutet, die anfängliche Routine der Gesteinsbeschreibung (hauptsächlich Basalte) wird durch neue Texturen, Minerale und Gesteinstypen erweitert. Dabei gilt es sich die verschiedenen Gesteinsklassifikationen aus den Grundlagenkursen des Studiums wieder ins Gedächtnis zu rufen.

Nach mehreren Tagen im südlichen Arbeitsgebiet geht es wieder gen Norden zu den Unterwasservulkanen um die Insel Lihir. Bei einem phänomenalen Tauchgang zum neu-entdeckten Karambusel (Tok Pisin, Regionalsprache Papua Neu Guineas für Muschel) Hydrothermalfeld ist für jeden etwas dabei. Wir erbeuten frische basaltische Gesteine, warme Fluide, Mineralisationen und beobachten jeden Menge Tiefseelebewesen.

Ein Highlight der vergangenen Tage war die Maschinenführung, welche von Chief-Ingenieur Achim organisiert wurde (an Bord oft nur als „der Chief“ bezeichnet). Er zeigte uns die Maschinenräume, die Steuerzentrale, den Windenraum und vieles mehr. Ohne ihn hätten wir uns definitiv im Labyrinth der Rohre, Motoren und Anlagen verirrt, allerdings dürften wir hier unten alleine sowieso nicht hingehen. Wahnsinn, welche Technik und Logistik hinter allen Kulissen verborgen sind. Zur Sicherheit der Crew wurde uns auch der Sinn des Totmannalarms erklärt. Die jeweiligen Techniker:innen müssen in regelmäßigen Abständen bestätigen, dass unter Deck alles in Ordnung ist. An dieser Stelle ein Dankeschön an Achim für die Geduld, die Antworten und die Ohrstöpsel! Dieses Schiff kann echt ALLES, haben wir so das Gefühl. Jedoch funktioniert auch alles nur, weil sich die Crew der Maschine und Technik täglich 24/7 darum kümmert und die SONNE hegt und pflegt.

Abends erwartet uns Steward Bernd bei der Abrechnung der Kantine, also der „Shopping Mall“ des Schiffs. Mehrmals pro Woche ist es möglich zusätzliche Snacks, Andenken, Hygieneartikel und Erfrischungsgetränke zu kaufen. Abgerechnet wird dann Ende des Monats – und der ist nun erreicht. Wir alle hatten seit einem Monat kein Bargeld, geschweige denn Euros in den Händen. Da wird man wieder einmal mehr erinnert, welche Rundumversorgung wir hier genießen dürfen!

Es ist inoffizielles Bergfest, d.h. dass die Halbzeit der Ausfahrt erreicht ist. Inoffiziell deshalb, weil der Arbeitsbetrieb aufgrund des verspäteten Arbeitsbeginns aufrechterhalten wird und die Feierlichkeiten verschoben werden. Der lange Transit nach Singapur lässt viel Zeit für das Nachholen der Feier zu. Erst die Arbeit und dann das Vergnügen ist das Motto. Laut aktuellem Plan wird die Sonne nach 14 Tagen Transit morgens am 29.07 in Singapur einlaufen.

Heute steht Dredgen in bis zu 5500 m Tiefe auf dem Tagesplan. Auf der Suche nach Gesteinen aus so hohen Tiefen gibt es relativ viel Leerlauf zwischen den Arbeitsschritten. Bis die Dredge mit einer Fiergeschwindigkeit von 1,0 m/s am Meeresboden angekommen ist vergehen fast zwei Stunden. Dann eine Stunde langsame Fahrt und auslegen des Seiles auf der Dredgestrecke. Anschließend eine Stunde langsames hieven über den Meeresgrund. Danach erst ertönt der Funkspruch durch die Lautsprecher „Winde für Labor“ – „Achtung – die Winde“ – „Bitte mit 1,0 an Deck hieven!“ – „Mit 1,0 an Deck!“ – „Danke!“. Danach heißt es wieder ca. 2 Stunden warten bis hoffentlich eine volle Ladung Gesteine aus dem kühlen Nass die Sonne erblickt. Die Spannung steigt, während noch Zeit für eine Runde Tischtennis im 2 vs. 2 Tischtennisturnier an Bord ist!

Das Tagesprogramm wird heute von dem ersten ROV Kiel 6000 Tauchgang auf dieser Forschungsausfahrt bestimmt. Während der 10-stündigen Unterwasser Expedition zu den Flanken des Vulkans Conical Seamount sitzt ein Großteil der Wissenschaftler: innen zusammen im Konferenzraum vor den Bildschirmen. Die bewegten Bilder in HD enthüllen eine phänomenale Unterwasserwelt, welche teilweise nur so vor Leben strotzt. Es tummeln sich Muscheln, Krebse, Tintenfische, Seelilien, Schnecken, Seegurken, Korallen, Fische, Garnelen, und weitere Tierarten in vielen Farben und Größen im Sediment und zwischen den vulkanischen Gesteinen. Die Petrologen an Bord sind hauptsächlich an magmatischen Gesteinen und Mineralisationen interessiert, da sie mithilfe ihrer Haupt- und Spurenelement- und Isotopenzusammensetzung die Entstehungsgeschichte des Vulkans und Prozesse der Metallanreicherung erörtern können. Der gesamte Tauchgang wird im Detail aufgezeichnet und protokolliert. Ausgewählte Gesteine werden mit den Greifarmen beprobt und später an Bord genau beschrieben. Das Petrologie-Team um Jan, Julia, und Egor (GeoZentrum Nordbayern) und Leon, Johanna, und Louis-Maxime (GEOMAR/Universität Kiel) arbeitet unter der Leitung von Thor Hansteen (GEOMAR) bis in die späten Abendstunden an den Proben. Sortieren – Fotografieren – Sägen – Fotografieren – Beschreiben – Mikroskopieren – Protokollieren – Digitalisieren – Verpacken! Sorgfältig werden die teilweise mehrere Kilogramm schweren Proben bearbeitet. Für die Wissenschaftler: innen ist jede Gesteinsprobe ihr Gewicht in Gold wert!

In den nächsten Tagen stehen weitere ROV Kiel 6000 Tauchgänge an. Nach dem dritten Tauchgang am Unterwasservulkan Edison hat sich das Team bereits sehr gut an die Arbeitsprozesse gewöhnt und die Probenbearbeitung erfolgt flott und systematisch.

Zwischen den Arbeitsschichten und während der Transit-Fahrten findet sich zur Auflockerung immer wieder etwas Zeit um z.B. Tischtennis, Dart oder Brettspiele zu spielen. Im schiffseigenen Fitnessraum stehen Fahrräder, Rudermaschine und Gewichte für die sportliche Auslastung zu Verfügung. Anschließend kann in der Sauna entspannt werden, um frisch in den nächsten Arbeitstag zu starten.

Außerdem findet sich einer Teil der Wissenschaftler:innen regelmäßig zu gemeinsamen Sportprogramm zusammen. Unter anderem gab es bereits Yoga, Kung-fu, Zirkeltraining und Discofox Stunden.

Unter Leitung von Christoph Beier (Uni Helsinki) und dem WTD-Team der Sonne (Wissenschaftlich-Technischer Dienst) werden mit dem TV-Greifer große Mengen an Gesteinsmaterial vom Meeresboden gehievt. Der TV-Greifer ist eine große, hydraulisch-elektrisch betriebene Baggerschaufel, welche senkrecht zum Meeresboden abgelassen wird. Im Greifer befinden sich Lampen und eine Kamera, welche es ermöglicht den Meeresboden zu beobachten. Mit Geschick und Feingefühl wird dieses 2 Tonnen schwere Pendel auf 1500 m Wassertiefe herabgelassen um gezielt eine große Menge an magmatische Gesteine zu beproben. Dies wäre mit dem Tauchroboter nicht möglich, da der Auftrieb des ROVs begrenzt ist. Neben Gesteinsbrocken erwischen wir auch jede Menge Tiefseeschlamm – schaufeln und Sediment sieben ist angesagt, damit auch das kleinste wertvolle Gesteinsmaterial gefunden wird. Es herrscht rege Goldgräberstimmung im Team, um das schönste und frischeste (nicht verwitterte) Gesteinsbruchstück oder etwaiges vulkanischen Glas zu ergattern.

Der Schiffs- und Forschungsbetrieb der Sonne läuft 24/7. Bei Nacht wird häufig das nächste Arbeitsgebiet für den kommenden Tag kartiert. Heute Nacht steht jedoch das „dredgen“ im Vordergrund. Dabei wir ein 1,5 m breiter und 3 m langer Metallsack an einer offenen metallenen Kiste und mit Zähnen einige Meter über den Meeresboden gezogen. Das Prinzip dabei ist einfach. Lose Gesteinsbrocken landen im Magen des Stahlungetüms, teilweise werden größere Brocken aus dem Sediment herausgelöst. Nach einer leeren ersten Runde bringt die zweite Dredge einen ca. 200 kg schweren Basaltblock und mehrere kleinere magmatische Gesteine an Deck. Ein voller Erfolg! Mit dem Vorschlaghammer wird der Brocken zerkleinert und die Bruchstücke gesägt, sortiert, beschrieben und verpackt. Ein weiteres Erfolgserlebnis für die Crew und das Wissenschaftliche Team, denn vor dieser Entdeckung wurde an dieser Position ein Schlammvulkan und nicht ein magmatischer Vulkan erwartet.

Während die wissenschaftliche Arbeit kontinuierlich 24/7 läuft, werden die Mannschaft und die Wissenschaftler: innen natürlich auch kontinuierlich kulinarisch verpflegt. Zwei Köche und drei Stewards kümmern sich herzlich um das Wohl der gesamten Schiffsbesatzung und der wissenschaftlichen Besatzung. Morgens (7:00 – 8:00 Uhr) gibt es ein reichhaltiges (warmes) Frühstücksbuffet, mittags (11:30 – 12:30 Uhr) und abends (17:30 – 18:30 Uhr) deftige warme vegetarische oder nicht-vegetarische Mahlzeiten, sowie ein Salatbuffet und Brotzeit.

Heute ist Donnerstag – Seemannsonntag. Zum Frühstück gab es frisch gebackene Brötchen, Pfannkuchen, Spiegeleier, Croissant, Bremer Knipp, sowie Käse, Wurst, Marmelade, und frisches Obst. Mittags stehen Ochsenbäckchen, Kartoffeln, Knödel, Spinat-Feta-Knödel, Salat und als Nachtisch Eis auf dem Speiseplan. Mit vollgeschlagenem Bauch und guter Laune geht der Arbeitstag nach Stärkung in der Messe seinen Lauf – schnell den letzten Happen runtergeschluckt und ab in die Arbeitsklamotten, denn die nächste (hoffentlich prall gefüllte) Dredge ist bereits in 10 Minuten an Deck

Nach anfänglichen Startschwierigkeiten ist am Vormittag nun auch der Beobachter Papua Neu Guineas Stanis Konabe per Lotsenboot angekommen. Damit ist die Besatzung des Schiffes nun vollständig und der Abfahrt Richtung Arbeitsgebiet steht eigentlich nichts mehr im Weg – wäre da nicht ein kleines technisches Problem mit dem Loch im Schiff?!? Im Hangar, einem großen wettergeschützten Arbeitsraum, befindet sich der Zugang zum sogenannten Lotschacht, einer Luke im Schiffsrumpf welcher Zugang zum Meer erlaubt. Diese ermöglicht das Einsetzen von z.B. wissenschaftlichen Equipment ohne Beeinträchtigung durch Wind und Seegang. Beim Testen des Unterwassernavigationssystems Sonardyne für den Tauchroboter ROV Kiel 6000 hat sich die Absenkplatte im Schacht verkeilt und sitzt fest! Nun heißt es warten bis der Lotschacht wieder geschlossen ist – denn mit geöffnetem Schacht fährt es sich nicht gut. Parallel begibt sich der Tauchroboter im seichten Bereich in der Bucht vor Townsville auf eine kurze technische Testfahrt – alles funktioniert einwandfrei.

Dank unserer großartigen Besatzung geht es dann gegen 20 Uhr abends (mit geschlossen Lotschacht) los und wir machen mit 10 Knoten Strecke Richtung Papua-Neuguinea.

Das tägliche Scientific Meeting, unter Leitung von Chief Scientist Philipp Brandl, gibt Auskunft über die aktuelle Lage an Bord. Leider lässt die formale Bestätigung der Forschungsgenehmigung für die Gewässer von Papua-Neuguinea auf sich warten. Ohne diese können wir weder kartieren noch geophysikalische Messungen durchführen oder Gesteinsproben nehmen. Dies drückt natürliche etwas auf die Stimmung.

Leichte Seekrankheit bei einem Teil der wissenschaftlichen Crew vereinfacht die Lage nicht. Wind aus Südost mit Stärken von 5 bis 6 und Seegang mit Dünung von 2-3 m aus Südost trifft auf die Steuerbordseite der Sonne. Vor allem in den Kammern in den unteren Decks reichen die Wellen auch mal bis an die Bullaugen und formen einen Wasserstrudel.

Highlight des Tages ist aber trotzdem die „Ankerparty“! Für die 18 Ozeanbodenseismometer („OBS“), welche zu Beginn der Ausfahrt am Meeresboden ausgesetzt werden, müssen Ankergewichte zusammengeschraubt werden. Körperliche Betätigung, Schraubarbeit, soziale Interaktion und Spaß garantiert! Ca. 20 Wissenschaftler:innen schrauben in 4er Teams an den Eisenteilen, um ca. 50 kg schwere Anker herzustellen.

Trotz fehlender Genehmigung wird bereits alles für den wissenschaftlichen Betrieb vorbereitet, damit es bei Eingang der schriftlichen Bestätigung sofort losgehen kann. Geophysikalische Geräte werden kalibriert, Arbeitsvorgänge durchgesprochen und analoge- und digitale Dokumentation aufgesetzt. Das A und O wissenschaftlicher Arbeit ist die genaue Beobachtung und Dokumentation, dass auch Forscher, welche nicht direkt an Bord sind, später an den Beobachtungen weiterforschen können.

Abends öffnet der Schiffssteward die Kantine und man kann sich nach Belieben mit süßen und salzigen Naschkram, Hygieneartikeln sowie SONNE Merchandise eindecken. Eine super Belohnung für den Arbeitstag! Stolz werden die T-Shirts mit dem FS SONNE Logo direkt nach Kauf von einigen Wissenschaftler:innen getragen.

Etwa gegen 9 Uhr passieren wir den Joma Entrance und beobachten einige Riffe und Inseln von Papua-Neuguineas Milne Bay Province. Wir werden begleitet von einigen Frachtschiffen da wir uns gerade auf einer der Hauptschifffahrtsroute zwischen China und Australien befinden.

Nach dem Mittagessen hält James Taylor vom ROV („Remote Operated Vehicle“) Team eine Präsentation über den Tauchroboter ROV Kiel 6000, mit welchem wir bis zu 20 Gesteinstücke per mechanischer Greifarme genau vor Ort in bis zu 6000 m Tiefe beproben können. Die Proben und Beobachtungen mit dem ROV sind wissenschaftlich besonders wertvoll, da wir mit den HD und 4K Kameras direkt Augen am Meeresboden haben und ganz spezifische Proben nehmen können. Außerdem gibt es in diesem Arbeitsgebiet noch keine hochauflösenden und bewegten Bilder vom Meeresboden – also absolutes Neuland und keiner weiß genau was uns erwarten wird!

Da das Team immer noch auf die offizielle Bestätigung der Forschungsgenehmigung für die nationalen Gewässer von Papua-Neuguinea wartet, dampft die SONNE stetig mit etwas reduzierter Geschwindigkeit (6 Knoten) Richtung Neuirland.

Die Zeit auf dem Transit wird genutzt, um den Personen, welche das erste Mal auf einer Forschungsreise dabei sind, an die verschiedenen Forschungsgeräte heranzuführen

Mittlerweile fahren wir parallel zu Neuirland Richtung Nordwesten. Immer noch kein Update zu der Forschungsgenehmigung. Das Arbeitsgebiet, die Umgebung um die Insel Lihir und den submarinen Vulkanen Tubaf, Edison und Conical Seamount sind am Horizont bereits in Sicht.

14:00 Uhr: Endlich! Die E-mail mit frischer Unterschrift auf der offiziellen Genehmigung für die Forschung am Meeresboden in den Gewässern von Papua-Neuguineas trifft ein. Euphorie an Bord!

Die Ereignisse überschlagen sich und es herrscht reges Treiben an Deck und in den Laboren. Als erstes steht die Stationsplanung an, also welche wissenschaftlichen Tätigkeiten in welcher Reihenfolge und welcher Position (Station) stattfinden werden. Anschließend, sobald wir uns in tieferen Gewässern befinden (ca. 2500 m), werden die Auslösemechanik (Releaser) für die OBS (Ocean Bottom Seismometer) und OBMT (Ocean Bottom Magneto Tellurik) Instrumente getestet, mit der die Geräte sich später von ihrer Verankerung am Meeresboden lösen und wieder zur Meeresoberfläche aufsteigen sollen. Mittels CTD (Conductivity – Temperature – Depth Messgerät) werden Schallwellengeschwindigkeitsprofil in der Wassersäule gemessen um genaue Kartierungen des Meeresboden zu ermöglichen mit dem Multibeam Echo Sounders System durch Schallwellenimpulse kartiert. Je nach Einstellungen und Wassertiefe ist dabei eine genaue Kartierung mit einer Auflösung von bis zu ca. 20 m in einem Fächerbereich unter dem Schiff möglich.

Pünktlich um 12:00 Uhr erreichen wir die erste Station für die Aussetzung der OBS und OBMT Geräte. Diese hochempfindlichen geophysikalischen Messinstrumente werden bis zum Ende der Forschungsreise an verschiedenen Stellen rund um die Insel Lihir auf dem Meeresboden ausgesetzt und zeichnen währenddessen Erdbebenwellen und die lokalen Magnetfelder auf. Mithilfe dieser Daten erhofft sich das Team einen Blick in den Meeresboden. Es können verschiedene Gesteinsarten, tektonische Strukturen und evtl. auch Wegsamkeiten für heiße Lösungen tief in die Erdkruste sichtbar gemacht werden. Nach ca. 4 Wochen werden die Geräte per Schallimpuls benachrichtigt ihr Ankergewicht loszulassen und selbständig an die Oberfläche aufzutauchen – läuft alles nach Plan werden wir dann bereits an der gleichen Position warten, um die Geräte wieder an Bord zu hieven.

Nach monatelanger Planung geht es endlich los! Auf Jan und Egor kommen 28 Stunden Anreise nach Townsville (Australien) zu, mit Zwischenstopps in Doha (Qatar) und Brisbane (Australien). Julia ist bereits seit einigen Wochen in Australien. Das wissenschaftliche und technische Equipment für die Probennahme, Dokumentation und Verwahrung von den wertvollen Gesteinsproben aus bis zu 3000 m Wassertiefe ist bereits seit 2 Monaten per Containerschiff auf dem Weg nach Townsville und sollte in diesen Tagen im Hafen in Australien ankommen. Das Forschungsschiff Sonne legt bereits am 02.06. im Hafen von Townsville an und die Vorbereitung, das Entladen von Equipment und Proben der vorherigen wissenschaftlichen Ausfahrt und Neubeladung von Vorräten ist bereits im vollen Gange.

8 Stunden Zeitverschiebung zeigen ihre Spuren. Der Jetlag sitzt allen Teilnehmern in den Knochen. Trotzdem unternehmen wir einen kleinen Ausflug in ein nahegelegenes Reservat für einheimische Tierarten, um etwas von der australischen Natur zu erleben. Abends lernen wir bereits Chief Scientist Dr. Philipp Brandl und Co-Chief Scientist Prof. Dr. Christoph Beier vor Ort kennen. Bei 28°C und 90% Luftfeuchtigkeit (und Jetlag) geht der Tag zügig, wie im Schlaf, vorüber.

Auf der FS Sonne laufen die Vorbereitungen bereits auf Hochtouren. Für die Studenten bleibt aber immerhin noch etwas Zeit den festen australischen Boden unter den Füßen zu genießen, bis es ab morgen für 53 Tage auf schwankenden Untergrund geht. Das Team unternimmt einen Kurztrip zur nahegelegenen Magnetic Island, um die Schönheit und Einzigartigkeit der australischen Natur zu genießen. In nur 20 Minuten Fährfahrt wird die Insel erreicht. Weiße Sandstrände, Palmen bis (sub)tropischer Dschungel und exotische Inselbewohner machen Lust auf mehr. Die Palme, unter welcher wir unseren Cocktail schlürfen, wird das letzte grün sein was wir lange sehen werden – außer natürlich der Bemalung des Schiffsdecks (klassischer Weise in grün gehalten damit sich das Deck optimal vom blauen Meer kontrastreich abhebt) und die Bepflanzung auf der Brücke der Sonne.

Nach kurzem Frühstück in Strandnähe geht es bereits in den frühen Morgenstunden per Shuttlebus zum Hafenviertel, wo schon die Sonne auf uns wartet. Rot – Gelb – Schwarz – Weiß, frisch gestrichen, hebt sich eins der modernsten Forschungsschiffe der Welt deutlich von den umgebenden grauen Containerschiffen und Kuttern ab. Mit 116 m Länge und 20 m Breite ist die Sonne das Flaggschiff der deutschen Forschungsschiffsflotte und kann für bis ca. 35 Besatzungsmitgliedern und 40 Wissenschaftlern ein 2-monatiges Zuhause auf See bieten. Hochmoderne Technik ermöglicht wissenschaftliches Arbeiten in 8 Laboren mit 600 m² Fläche. Das Arbeitsgebiet der Sonne befindet sich vor allem im Pazifik und im indischen Ozean.

Die erste Nacht in der eigenen kleinen, aber schick und funktional eingerichteten Kammer, ist überstanden. Erster Tagesordnungspunkt ist die Sicherheitseinweisung für das Leben und Arbeiten auf dem Schiff. Während der Führung durch die verschiedenen Decks werden die Fluchtwege, Rettungsbote und allgemeine Sicherheitsvorkehrungen erläutert. Anschließend herrscht bereits reges Treiben an Deck und den Laboren. Die Labore werden eingerichtet, technisches Equipment gecheckt und alles gegen Wellengang fest verpackt und befestigt. Um 15:00 findet das erste Scientific Meeting an im Konferenzraum statt. In dem gut 50 m² großen Raum erläutert Phillip Brandl nach einer kurzen Vorstellungsrunde das Vorgehen für die nächsten Tage.

Probleme bei der Anreise! – Der letzte Kollege des wissenschaftlichen Teams – ein Beobachter aus Papua Neu Guinea, den wir an Bord haben wollen, da wir in der Ausschließlichen Wirtschaftszone des Landes arbeiten wollen, hat Probleme mit der Anreise, aber das Schiff muss aus dem Hafen raus…die Sonne läuft trotz leichter Verspätung um 18 Uhr bei Sonnenuntergang aus dem Hafen dem Horizont entgegen aus. Nach einer zweistündigen Fahrt erreichen wir unsere Ankerposition und liegen dort nun auf Reede – und erwarten die Ankunft des letzten Fahrtteilnehmers, welcher per Lotsenboot vom Festland ankommen soll.