Zu Lande und zu Wasser: Methanlecks in der Erde (Videos)

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Im Permafrost Russlands ereignen sich merkwürdige Dinge. Plötzlich entstehen dort tiefe, von einem hohen Wall umgebene Löcher im Boden. Geologen versuchen, eine Erklärung für das Phänomen zu finden. Doch auch vor der Eismeerküste Sibiriens gibt es eine alarmierende Entdeckung: Warmes Ozeanwasser setzt offenbar das Treibhausgift Methan frei.

Nur drei Wochen nach der Entdeckung eines rätselhaften Riesenloches auf der sibirischen Halbinsel Jamal (siehe unterer Artikel), sind im Norden Russlands zwei weitere ganz ähnliche Löcher gefunden worden.

Eines der beiden Löcher wurde ebenfalls auf Jamal, in der Nähe des Dorfes Antipayuta im Distrikt Taz, entdeckt (Titelfoto), schreibt „The Sibirian Times“. „Ich bin mit dem Hub-schrauber über den Schacht geflogen, um ihn mir anzusehen. Er hat einen Durchmesser von rund 15 Metern“, wird Mikhail Lapsui – ein Abgeordneter des regionalen Parlaments – in dem Blatt zitiert. Dem Bericht zufolge scheint es auch hier, als sei ein Teil des ein-stigen Inhalts des Loches wie durch eine unterirdische Explosion ausgeworfen worden. Laut den Angaben von Anrainern ist das mysteriöse Loch bereits am 27. September 2013 entstanden.

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Drittes Loch auf Halbinsel Taymyr entdeckt

Das dritte Loch wurde auf der Halbinsel Taymyr (sie liegt östlich von Jamal) zufällig von Rentier-Hirten entdeckt, die beinahe in die Öffnung im Boden gestürzt wären. Es habe nur einen Durchmesser von etwas mehr als vier Metern, sei aber geschätzte 60 bis 100 Meter tief, berichtet die Online-Ausgabe der Zeitung „The Moscow Times“. Das Loch sei genau wie das erste, aber „sehr viel kleiner“, heißt es.

In den Medien wurden umgehend Spekulationen laut, es könne sich um das Zeugnis eines Meteoriteneinschlages handeln, vulkanische Aktivität habe den Erdboden aufgerissen. Es habe eine unterirdische Explosion gegeben, oder ein geheimnisvoller Bergbaustollen sei eingebrochen. Vor allem die Vorstellung einer Explosion beunruhigte Experten, weil sich der neue Krater in der Nähe einer Erdgas-Pipeline befindet.

„Wir können definitiv ausschließen, dass der Krater durch einen Meteoriten verursacht wurde“, beruhigte ein Sprecher des zuständigen Ministeriums der Jamal-Region die Menschen in einem Interview mit der „Siberian Times“.

Das bestätigt auch Bernhard Diekmann, Geologe und Professor am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung. Er erforscht seit Jahren Permafrostgebiete. „Ich war zwar nicht vor Ort“, betont er. „Aber anhand der Fotos kann man als Geologe schon eine Menge Vermutungen anstellen.“

„Da die Landschaft um das Loch intakt ist, weder Brandspuren noch Zeugnisse einer starken Druckwelle zu sehen sind, kann man einen Meteoriten und einen Vulkanausbruch definitiv ausschließen“, erklärt Diekmann.

Verräterischer Erdwall

Verräterischer sei der Wall um das Loch im sibirischen Boden. „Daran erkennt man, dass es zunächst eine Explosion gegeben haben muss, durch die sich der Wall aufgetürmt habe. Dann habe eine Implosion zum tiefen Loch geführt.“

Ein russisches Geologenteam glaubt, dass die Löcher im Boden durch ein relativ unspektakuläres Phänomen verursacht wurden. Durch den Einsturz eines sogenannten Pingos.

Hinter diesem niedlich klingenden Namen verbirgt sich im Grunde genommen nichts weiter als eine Eislinse. Sie können durch das langsame Verlanden von Seen entstehen, deren Wasser, wenn es wenig genug ist, in der Kälte der Tundra vereisen. Mit der Zeit legt sich Boden über die Linsen, Pflanzen siedeln sich an. Pingos können sich auch bilden, wenn unter der Erdoberfläche Wasser zu Eis gefriert. Es bildet sich zunächst eine kleine Eislinse, an die sich weitere Eiskristalle anlagern. Die Linse wächst. In Permafrost-gebieten wird Grundwasser aus den tieferen, ungefrorenen Erdschichten von der Eislinse angezogen. Sie wächst. Zudem hebt sie den Erdboden über sich an, ein kleiner Hügel entsteht.

Video:

Kleine Hügel in der Landschaft

Solche Eislinsen können mehrere Tausend Kubikmeter groß werden. Steigt zudem der Grundwasserspiegel, kann die Eislinse weiter gegen die Erdoberfläche gedrückt werden. Generell kann der Grundwasserspiegel in Permafrostgebieten steigen, wenn sich die Bodentemperaturen erhöhen und Eis schmilzt. Schmilzt ein Pingo, kann es zum Absacken des Erdreiches kommen – und zur Entstehung von Kratern.

Egal, welcher Prozess genau stattgefunden hat: Das Ergebnis ist eine flache Landschaft in der sich ab und an ein kreisrunder, bewachsener Pingo-Hügel erhebt.

Andrej Plechanow, Wissenschaftler am Wissenschaftszentrum für Arktische Forschung, betont, dass die beiden vergangenen Sommer sehr warm für die Region gewesen sind. Das habe das Schmelzen des Permafrostbodens beschleunigt. „In dem neuen Krater gibt es Eis an Stellen, die nicht durch die Sonne erwärmt werden“, erklärte er der „Siberian Times“. Außerdem fließe Schmelzwasser an den Kraterrändern hinab und forme Rillen, die man auch auf den Bildern sehen könne. Noch sei der Krater zu etwa 80 Prozent mit Eis gefüllt. Am Grunde des Kraters fanden die Forscher zudem einen Eiswassersee, der rund 70 Meter tief ist.

„Diese Art von Prozessen hat sich in dieser Region schon vor ungefähr 8000 Jahren ereignet“, erklären die Wissenschaftler. Es gibt die Theorie, dass die Seen der Jamal-Halbinsel so entstanden sind. Kollabierte, fossile Pingos gelten als ein Zeichen dafür, dass ein Landstrich in der Erdvergangenheit Permafrostregion gewesen ist. „Möglicherweise wiederholen sich die Vorgänge nun. Wenn das klar ist, können wir sagen, dass wir Zeuge eines einzigartigen Prozesses geworden sind, der die Landschaft dieser Region schon einmal geformt hat.“

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(Am Grund des Kraters in Jamal ist Eis und Wasser)

Andere Hypothese zum Geschehen – Die Pockennarben des Festlands

Die Suche nach der Antwort auf den Ursprung der rätselhaften Löcher geht weiter. „Vergleichbares war bisher lediglich auf dem Boden der arktischen Meere zu beobachten. In der Wissenschaft nennt man die Löcher dort ‚Pockmarks‘“, sagt Wassilij Bogojawlenskij vom Institut für Erdöl- und Erdgasforschung an der Russischen Akademie der Wissenschaften. „Aber selbst diese Erscheinung ist noch nahezu unerforscht.“

Auf diesem Gebiet sei bislang keine Grundlagenforschung erfolgt. Praktisch gesehen bedeutet das, dass die Wissenschaftler weder die Bedingungen für die Entstehung dieser Löcher noch die Regionen, in denen sie auftauchen, kennen.

Wenn sie allerdings tatsächlich den Pockmarks auf dem Grund der Kara-, Petschora-, Barentssee und anderer Gewässer, die durch einen Austritt von unterirdischen Gasen entstehen, ähneln, so kann von ihnen eine nicht zu unterschätzende Gefahr ausgehen.

„Pockmarks lassen Schiffe verunglücken; außerhalb Russlands ist das schon mehrmals vorgekommen. 1995 wäre das russische Forschungsschiff Bawenit in der Petschorasee infolge einer unterirdischen Gasexplosion fast gesunken“, erzählt Bogojawlenskij.

Der Boden dieser Gewässer verfügt aller Wahrscheinlichkeit nach über die gleiche geologische Struktur wie auch das Festland im Gebiet Jamal, allerdings mit einer Ausnahme: Das Festland ist mit einer dicken Schicht aus Permafrostboden bedeckt, die es in den Nordmeeren nicht gibt. „Ein bedeutender Teil des heute arktischen Meeres-bodens war noch vor 10 000 bis 15 000 Jahren von einer vereisten Gesteinsschicht bedeckt. Außerdem befand sich über diesem riesigen Territorium eine mächtige Eisschicht, so wie sie in Grönland auch heute noch existiert“, erzählt Bogojawlenskij.

„Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist ein Großteil des Paläofrostbodens in der Barents- und Karasee schon aufgetaut. An manchen Stellen gibt es allerdings noch Permafrostboden, vor allem in der Nähe der Ufer. In der Karasee existiert dieser zwar auch noch, seine Ausbreitung nimmt jedoch zusehends ab.“ Und da es solche „Pockennarben“ auf dem Meeresgrund zu Hunderten und Tausenden gibt, könnte das bedeuten, dass der weitere Auflösungsprozess des Permafrostbodens zur Bildung neuer Trichter auf dem Festland führt.

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(Kerben: Furchen haben sich in den Kraterrand gegraben)

Jamal ist bald um einige Seen reicher

Die Version einer unterirdischen Gasexplosion vertritt auch Marina Lejbman, promo-vierte Geologie und Mineralogin am Geokryosphären-Institut in der sibirischen Ab-teilung der Russischen Akademie der Wissenschaften. Die Permafrost-Forscherin mit ihren über vierzig Jahren Berufserfahrung war eine der Ersten an dem Loch in der Nähe von Bowanenkowo, wo sich eines der größten Erdgaslagerstätten Russlands befindet.

„Die größte Überraschung für mich war, dass dieser Ort von menschlichen Einwirkungen absolut unberührt war. Denn mein erster Gedanke war gewesen, dass sich die Öffnung infolge von Erdgas-Erkundungsarbeiten gebildet hat“, erklärt Lejbman gegenüber RBTH.

Die Wissenschaftler haben es bisher noch nicht riskiert, in die Öffnung hinabzusteigen – zu groß ist das Risiko, einzubrechen. Allerdings wurde eine Videokamera nach unten gelassen, die zeigte, dass sich auf dem Boden des Lochs ein kleiner See aus schmutzigem Wasser gebildet hat. Da die Lufttemperatur über dem Gefrierpunkt liegt, die Wände jedoch gefroren sind, fließt das lehmige Wasser an den Wänden nach unten und sammelt sich in der Tiefe. Im Gespräch mit RBTH gibt Marina Lejbman Antworten auf die wichtigsten Fragen hinsichtlich dieses Naturphänomens.

Wird künftig mit weiteren Löchern zu rechnen sein?

RBTH: Sie haben erzählt, dass sich das Loch im Laufe der Zeit mit Wasser füllen und in einen See verwandeln wird. Wie lange wird dieser Prozess dauern?

Lejbman: Wir verfügen nicht über ausreichend Angaben, deshalb können wir nur ver-muten, dass dieser Prozess zwei bis drei Jahre in Anspruch nehmen wird.

Lassen Sie bitte Ihrer Fantasie für einen Moment freien Lauf: Allem Anschein nach hängt die Entstehung des Lochs mit der Zunahme der Temperatur in dieser Klimazone zusammen. Bedeutet das, dass die Oberfläche Jamals bald durchlöchert sein wird?

Die gesamte Oberfläche wird das natürlich nicht betreffen, da hierfür bestimmte Vor-aussetzungen zusammenkommen müssen. Eine Rolle spielt vor allem, welche Gesteins-schichten sich unmittelbar unter der Oberfläche befinden, aber auch, wie das geologische Profil gestaltet ist, welche Struktur das Gas in den Poren hat und wie dick die Eisschicht ist. Wenn der Anteil des Eises, das halb so schwer wie die Gesteinsschichten ist, sehr groß ist, setzt im Untergrund ein Prozess der Stoffumverteilung ein. Voraussetzung dafür ist aber, dass sehr viel Eis vorhanden ist. Zudem muss sich das Eis in einem Bereich befinden, in dem sich das Gas ansammeln kann und wohin die Hitzewelle wandert. Die Hitzewelle wandert mit der Zeit in die Tiefen der Gesteinsschichten. In eine Tiefe von 100 Metern dringt die gegenwärtige Erwärmung erst in ein paar Jahrzehnten vor.

Und bis in welche Tiefe ist die Hitzewelle bereits vorgedrungen?

Bisher konnte ich das noch nicht genau berechnen. Ich denke, dass die Hitzewelle bis zum Jahr 2012 eine Tiefe von etwa 20 Metern erreicht hat. An der Stelle, an der sich der Trichter gebildet hat, ist der Untergrund auf eine Tiefe von 73 Zentimetern aufgetaut.

Wo sonst in Russland kann man solche Phänomene beobachten?

Solche Trichter sind auch auf der Taimyrhalbinsel zu finden. Theoretisch sind sie außerdem auch auf Kamtschatka anzutreffen.

Die Öffnungen befinden sich auf 69 bis 70 Grad nördlicher Breite. Bedeutet das, dass südlich der Stelle, an der diese Löcher jetzt gefunden wurden, keine solchen Trichter existieren?

Wohl kaum, da es vor etwa 10 000 Jahren spürbar wärmer war als heute und die südlichen Permafrost-Regionen bereits aufgetaut sind. Dort ist bereits kein durchgehender Dauerfrostboden mehr anzutreffen, und auf den Inseln gibt es Unterbrechungen in den Flusstälern und unter den tiefen Seen. Das heißt, was austreten konnte, ist längst schon ausgetreten. Es ist in diesen Gebieten wahrscheinlich gar kein Methan mehr vorhanden, das den Permafrostboden durchbrechen könnte.

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Klima-Albtraum im Meer

Die Videobilder zeigen nur harmloses Geblubber im Meer. Dahinter verbirgt sich aber möglicherweise der Beginn einer Klimakatastrophe im arktischen Eis. Eine Expedition von Wissenschaftlern der Stockholmer Universität hat vor der Eismeerküste Russlands überraschend viel Methan im Meerwasser gefunden, das von aufgetauten submarinen Permafrostböden stammt.

Die vorläufigen Ergebnisse der Swerus-C3-Expedition sind ein Hinweis darauf, dass ein Albtraum der Klimaforscher möglicherweise wahr wird: Relativ warmes Wasser lässt das Eis am Meeresgrund schmelzen, es setzt unkontrolliert große Mengen des gefährlichen Treibhausgases Methan frei.

Seit einer Woche kreuzt der schwedische Eisbrecher „Oden“ in der Laptewsee vor dem Osten Sibiriens. Das schwedisch-russische Forscherteam an Bord erlebte dabei „eine ziemliche Überraschung“, berichtet Chefwissenschaftler Örjan Gustavsson auf der Homepage der Universität Stockholm. Sie fanden große Blasen von Methangas, die aus dem gefrorenen Meeresboden in einer Tiefe von 500 bis 150 Metern aufsteigen und den natürlichen Methangehalt um das „Zehn- bis Fünfzigfache“ überschreiten, schreibt der Forscher.

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(Methanemissionen vom Meeresgrund, die auf dem Bildschirm als große Wolken erscheinen)

Er vermutet, das Gas stamme aus „Methanhydraten“, die unter dem Einfluss von Wärme instabil werden. Auf mehreren Kilometern entdeckten die Forscher über hundert Methanlecks im eisigen Meeresboden. Methan trägt 20-mal so stark wie Kohlendioxid zur Erderwärmung bei. Es entsteht bei der Vergärung von organischem Material und gelangt in großen Mengen aus Reisfeldern, Deponien oder Rindermägen in die Atmo-sphäre. Auch in den Permafrostböden der Arktis ist das brennbare Methan in großen Mengen gespeichert.

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(Methan-Blasen in einem See in Alaska)

Auswirkungen auf den Klimawandel befürchtet

Wissenschaftler fürchten eine gefährliche „Rückkopplung“: Die natürliche Erderwärmung taut die Permafrostböden, aus denen Methan aufsteigt – und beschleunigt so einen Klimawandel.

Die größten Methanvorkommen lagern allerdings in Verbindung mit Eis in „Methan-hydraten“ tief unter dem Meeresboden, wo sie durch hohen Druck stabil gehalten werden. Was die Expedition jetzt offenbar entdeckt hat, ist, dass Permafrostböden unter dem Meeresspiegel tauen. Eine stärker werdende „warme Zunge“ des Golfstroms, vermutet Örjan Gustavsson, erstrecke sich inzwischen bis an den russischen Fest-landssockel und lasse das Eis schmelzen.

„Dieses Eis am Meeresboden wirkt bisher als Deckel für die Methanhydrate“, sagt Hans-Wolfgang Hubberten, Permafrostexperte am Alfred-Wegener-Institut Potsdam. „Wenn es zu tauen begonnen hat, ist der Permafrost nicht mehr zurückholbar.“ Das Methan aus diesen Lagerstätten drohe dann in die Atmosphäre zu entweichen.

Es sei ein relativ langsamer Prozess, erklärt Hubberten. Er könne aber bis zum Ende dieses Jahrhunderts durchaus heftige Auswirkungen auf das Weltklima haben.

„We’re fucked“

Für die Wissenschaftler war es äußert  beunruhigend die entweichenden Methanwolken zu beobachten. Insbesondere der Klimatologe Dr. Jason Box fand deutliche Worte für die Erkenntnisse, die die Expedition zu Tage förderte. Die gewählte Ausdrucksweise des Forschers, der zahlreiche wichtige Artikel zum Thema publiziert hat, weist in diesem Tweet inklusive Kraftausdrücke eindrücklich auf die Dimension des Problems hin:

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Box erklärte in einem kurzen Interview, dass er selbstverständlich zu den Worten seines Tweets stünde. Er würde sie lediglich dahingehend abändern, dass er auch das Problem der Oberflächengase mit einbezieht—Methan, das sich im Permafrost verbirgt und auch momentan beginnt in die Atmosphäre zu strömen.

„Wenn auch nur ein kleiner Teil des arktischen CO2s in die Atmosphäre entweicht, sind wir am Arsch.“ Am meisten Sorgen machte ihm dabei, dass „Methanblasen die Oberfläche erreichen. Das ist mir in meiner Forschung von Methanblasen bisher noch nicht unter-gekommen.“

„Normalerweise gehen wir davon aus, dass die Blasen sich wieder auflösen bevor sie die Oberfläche erreichen und dass Mikroorganismen das Methan verarbeiten.“ Wenn die Methanblasen jedoch an die Oberfläche gelangen, dann ist das eine vollkommen neue Quelle schädlicher Treibhausgase, über die wir uns sorgen müssten.

Auch einer der Forscher, die an der Expedition teilgenommen haben bestätigte die Beobachtung: „Wir schnüffeln hier Methan“, gab Ulf Hedman, der wissenschaftliche Koordinator des schwedischen Polar-Forschungsbüros, in einem Beitrag zu Protokoll:

„Wir sehen die Blasen auf unseren Videoaufnahmen. Alle Analysen stützen die Anzeichen. Wir sehen es in der Wassersäule, sehen es oberhalb der Wasseroberfläche und verfolgen es durch Radar und Laser bis hoch in der Luft, wo es mit dem Wind fortgetragen wird. Methan in der Luft.“

Box jedenfalls hat zutiefst persönliche Gründe für seinen Alarmismus: „Mir werden viele dieser Probleme erspart bleiben—nicht jedoch meine dreijährige Tochter.“

Video:

Quellen: PRAVDA TV/WeltOnline/de.rbth.com/taz.de/krone.at/dpa/The Siberian Times/vice.com vom 11.08.2014

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