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Fragen und Antworten

Frag Sophie Comic

Warum gibt es auch unter Wasser Vulkane, und wie funktioniert ein schwarzer Raucher?

  • Natur
  • Geologie

Beide Fragen hängen mit dem Aufbau der Erde zusammen. Unsere Erde ist schalenförmig aufgebaut. Dies sind (vereinfacht) von innen nach außen der Erdkern, der Erdmantel und die Erdkruste. Die Erdkruste setzt sich aus einer Reihe unterschiedlich großer Platten zusammen. Sie entstehen an den sogenannten mittelozeanischen Rücken. Hier dringt heißes Magma aus dem Erdmantel durch die feste ozeanische Kruste nach oben, drückt dabei die Erdplatten auseinander und fließt schließlich am Meeresboden aus. Der Geologe spricht hier von einer sogenannten Spreizungszone. Im Atlantischen Ozean bewegen sich auf diese Weise Amerika und Europa um 2-3 cm pro Jahr auseinander. Erdplatten verschwinden aber auch wieder im Erdmantel. Geologen sprechen von Subduktionszonen. Dabei kann der Ozeanboden unter einem Kontinent verschwinden (wie beispielsweise die Nasca-Platte unter Südamerika), oder die Erdplatte wird im Ozean unter eine andere Platte subduziert. Ein gutes Beispiel hierfür ist der Kermadec-Tonga-Graben, der mit über 10 km Tiefe einer der tiefsten Punkte auf der Erde ist. Hier wird die Pazifische Erdplatte unter die Australische Erdplatte subduziert. Beim Abtauchen heizt sich das Gestein auf, bis es schmilzt. Die Schmelze drängt dann wieder nach oben und bildet – wie an Land – einen Vulkan. Westlich des Kermadec-Tonga-Grabens liegt der Kermadec-Tonga-Inselbogen. Dies ist eine Kette von Vulkanen, die sich als Folge der Subduktion der Pazifischen Platte gebildet haben. Die meisten dieser Vulkane liegen unter Wasser. Auch unter Wasser kommt es immer wieder zu explosiven Vulkanausbrüchen, die bislang aber nur selten beobachtet wurden.

Mit den vulkanischen Aktivitäten vor allem an den mittelozeanischen Rücken sind die sogenannten Schwarzen Raucher verbunden. Diese wurden erstmals 1979 im Pazifischen Ozean entdeckt. Was passiert hier? Entlang der mittelozeanischen Rücken dringt Meerwasser in den Ozeanboden ein und wird durch das heiße Magma im Untergrund auf Temperaturen bis zu 400°C aufgeheizt. Das heiße Wasser reagiert mit dem Gestein des Ozeanbodens und löst dabei verschiedene Metalle und auch Schwefel aus dem Gestein. Diese chemischen Elemente reichern sich im heißen Wasser an. Irgendwann bewegt sich das heiße Wasser dann wieder durch den Ozeanboden nach oben und fließt am Meeresboden aus. Hierbei trifft das heiße Wasser aus dem Meeresboden auf das kalte Meerwasser am Meeresboden und kühlt sich schlagartig ab. Dabei bilden die gelösten Metalle und der Schwefel Minerale, die sofort auskristallisieren. Es entstehen Schornsteine, die mehrere Meter oder sogar mehrere 10 Meter hoch sein können. Oben sprudelt das heiße Wasser wie in einer Wolke heraus, und es bilden sich auch dort diese Minerale. Die winzigen Kristalle sind zumeist schwarz, und von weitem sieht es so aus, als käme aus dem Schornstein schwarzer Rauch, daher der Name. Spannend ist, dass an diesen heißen Quellen am Meeresboden viele verschiedene Tiere leben: Muscheln, Schnecken, Krebse und Garnelen oder Röhrenwürmer. Alle leben in völliger Dunkelheit. Am Anfang wusste niemand, wovon diese Tiere leben. Wissenschaftler fanden heraus, dass Bakterien die gelösten Stoffe im heißen Wasser für Ihren Lebensunterhalt nutzen. Und die Bakterien sind wiederum die Nahrung für die Tiere. So hat sich eine Lebensgemeinschaft gebildet, die an die besonderen Lebensbedingungen an den heißen Quellen am Meeresboden angepasst sind.

Um die Schwarzen Raucher und auch die Unterwasser-Vulkane zu untersuchen, unternehmen Wissenschaftler*innen Expeditionen mit Forschungsschiffen. Von diesen aus nutzen sie unbemannte Tauchroboter, manchmal aber auch bemannte Tauchboote.

Forschungsschiff Meteor
Das Forschungsschiff Meteor im Atlantischen Ozean, Foto: Prof. Dr. Harald Strauß
Black Smoker
Schwarze Raucher am Mittelatlantischen Rücken, Foto: Marum Universität Bremen