Black Smoker - Kaminschlote am Meeresgrund

Vulkanismus gibt es nicht nur an der Oberfläche der Erde, sondern auch in der Tiefe der Meere. Große Grabenstrukturen ziehen sich durch die Ozeane, wo die verschiedenen Erdplatten entweder ins Erdinnere abtauchen oder neue Erdkruste entsteht. Mit solchen „Nahtstellen“ der Erdkruste ist immer auch vulkanische Aktivität verbunden. Die eindrucksvollsten Vulkanismus-Phänomene auf dem Meeresboden, viele Kilometer unter der Oberfläche, sind die so genannten Black Smoker. Man findet sie zum Beispiel am Mittelatlantischen Rücken in 3600 Metern Tiefe oder in der Vulkanzone im Pazifik.

Black Smoker sind kaminartige Gebilde, die sich an heißen Tiefseequellen bilden. Sie bestehen meist aus Metallsulfiden, -oxiden und -sulfaten und wachsen dort empor, wo an aktiven ozeanischen Rückensystemen die vulkanische Aktivität an die Oberfläche kommt. Kaltes Meerwasser dringt durch Spalten in der ozeanischen Kruste kilometertief ins Erdinnere. In den Vulkanzonen wird es in der Umgebung von heißem Magma sehr hoch erhitzt. Das heiße Wasser reagiert mit den Gesteinen, löst Metalle und nimmt vulkanische Gase auf. Anschließend kehrt es, beladen mit seiner mineralischen Fracht, zurück nach oben an den Meeresboden, wo es mit bis zu 350°C ausströmt. In diesen metallhaltigen Fluiden sind vor allem Chloride und Sulfide von Eisen, Kupfer und Zink gelöst. Wegen des hohen Drucks in der großen Tiefe kocht dieses Wassergemisch nicht.

Am Meeresboden trifft es dann mit dem etwa 2,8 Grad Celsius kalten Wasser des Meeresgrundes zusammen. Wenn die heißen und sauren Fluide mit kaltem basischem und vergleichsweise sauerstoffreichem Meerwasser in Kontakt kommen, werden die Mineralien wieder ausgefällt; es bildet sich der schwarze Rauch und es entstehen die knorrigen, kaminartigen Strukturen der Black Smoker. Geowissenschaftler und Biologen interessieren sich besonders für diese hydrothermalen Phänomene, weil sich in ihrer Umgebung ein ganz eigenes Leben angesiedelt hat. Neben sehr hitzebeständigen Bakterien in der unmittelbaren Umgebung der Quellen tummeln sich im weiteren Umkreis zahlreiche Muschelarten, Röhrenwürmer und Krabben.

Die Black Smoker wurden erst 1979 von amerikanischen und französischen Wissenschaftlern vor den Galapagos-Inseln entdeckt, bei einer Expedition mit dem Forschungstauchboot „Alwin“. Mit dieser Entdeckung entbrannte die Diskussion um die Entstehung des Lebens auf der Erde aufs Neue. Vor etwa vier Milliarden Jahren gab es zahlreiche hydrothermale Quellen auf der Erde, die ein geeigneter Lebensraum für Hyperthermophile, also Hitze liebende Bakterien, gewesen sein könnten. Im Archaikum lebten auf der Erde bereits Archaebakterien – wahrscheinlich dieselben Organismen, die auch in hydrothermaler Umgebung leben. Viele Wissenschaftler vermuten, dass diese Bakterien am Anfang der Entwicklungsgeschichte stehen. Durch thermostabile Enzymsysteme und Zellbestandteile an diese extremen Umweltbedingungen angepasst, bilden sie die Grundlage für die Ansiedelung höherer Organismen.

Am Grunde des Meeres ist die Sonne völlig bedeutungslos. Hier in der Tiefe zählen Wasserstoff, Schwefel, Sulfide und Phosphate, die aus dem Erdinneren gefördert werden. Die Wissenschaftler versuchen die Prozesse nachzuvollziehen, die sich vielleicht an den heißen Quellen abgespielt haben könnten. Ausgangspunkt für die Labor-Untersuchungen sind Mineraloberflächen. Auf diese Oberflächen tröpfeln die Forscher organische Substanzen. Die organischen Moleküle verbinden sich mit den Mineraloberflächen. Dadurch entstehen komplexe geordnete Muster. Immer neue Moleküle können sich nun an die bereits vorhandenen anlagern. Bis daraus ein Biomolekül mit primitiven Erbinformationen entsteht.

Doch wann genau das Leben auf der Erde entstand, und ob es wirklich in der Tiefsee an den Black Smokern passierte, ist damit noch nicht bewiesen. Ob vor 3,8 Milliarden Jahren, wie manche Forscher glauben, oder vier Milliarden Jahren, wie andere vermuten – irgendwann war es soweit. Seitdem hat das Leben auf der Erde nachhaltige Spuren hinterlassen.

Thorsten Naeser, 2005