In der Nähe der „verlorenen Stadt“ wurden Spuren von Wasser gefunden, das auf 300 Grad erhitzt war

Um herauszufinden, woher dieses Wasser stammt, bohrten Wissenschaftler in der Nähe der „Verlorenen Stadt“ ein Bohrloch mit einer Tiefe von fast 1,3 Kilometern. Die chemische Zusammensetzung der daraus entnommenen Proben zeigte, dass ein Teil des Wassers lange Zeit in heißem Gestein verblieben war und sich auf mindestens 300 °C erwärmt hatte.

Wichtig ist, dass die Forscher unter dem Grund keinen kochenden See entdeckt und diese Temperatur auch nicht direkt gemessen haben. Zum Zeitpunkt der Probenentnahme war das Wasser deutlich kälter. Über seine Vergangenheit gab der chemische „Fingerabdruck“ Aufschluss, der nach dem Kontakt mit den glühend heißen Gesteinsschichten zurückgeblieben war.

Details

Das hydrothermale Feld „Die verlorene Stadt“ befindet sich auf dem Unterwassergebirgsmassiv Atlantis in der Nähe des Mittelatlantischen Rückens. Vom Meeresboden ragen dort helle Karbonattürme empor, die aus Mineralien gebildet wurden, welche sich aus dem Wasser absetzen.

Im Gegensatz zu Pflanzen auf der Erdoberfläche benötigen die dort lebenden Mikroorganismen kein Sonnenlicht. Sie nutzen Wasserstoff, Methan und andere Stoffe, die bei der Wechselwirkung von Wasser mit Gestein entstehen.

Bislang war den Wissenschaftlern nicht bekannt, wie tief dieses System reicht und an welcher Stelle genau das Wasser seine ungewöhnliche chemische Zusammensetzung annimmt.

Im Jahr 2023 bohrten die Teilnehmer der internationalen Expedition IODP 399 das Bohrloch U1601C etwa 800 Meter von der „Verlorenen Stadt“ entfernt. Der Bohrer erreichte eine Tiefe von 1.268 Metern unter dem Meeresboden und durchdrang dabei überwiegend Peridotit – ein Gestein, das normalerweise im oberen Teil des Erdmantels vorkommt.

Nach Abschluss der Bohrarbeiten entnahmen die Forscher Wasserproben aus verschiedenen Tiefen des Bohrlochs. Die Proben aus den oberen Schichten bestanden hauptsächlich aus Meerwasser und Süßwasser, das während der Arbeiten verwendet wurde. Mit zunehmender Tiefe stieg jedoch der Anteil an natürlichem Wasser, das aus Rissen im Gestein austrat. In einigen Proben erreichte dieser Anteil etwa 80 %.

Dieses Wasser enthielt fast kein Magnesium, dafür jedoch viel Kalzium, Lithium, Rubidium, Cäsium und Strontium. Eine solche Zusammensetzung von Elementen entsteht, wenn Wasser über einen längeren Zeitraum mit heißem Gestein in Wechselwirkung tritt: Einige Stoffe verbleiben in den Mineralien, während andere in die Lösung übergehen.

Berechnungen ergaben, dass sich das chemische Gleichgewicht zwischen Wasser und Gestein bei einer Temperatur von mindestens 300 °C eingestellt haben könnte. Anschließend stieg die Flüssigkeit durch die Risse auf und vermischte sich mit kälterem Wasser.

Ihre Zusammensetzung entsprach weitgehend derjenigen, die Wissenschaftler zuvor für die Tiefenquelle der „Verlorenen Stadt“ angenommen hatten. Dies ist der erste direkte Hinweis darauf, dass unter dem Atlantis-Massiv tatsächlich Wasser zirkuliert, das sehr heiße Gesteinsschichten durchströmt hat.

Die Untersuchung belegt jedoch bislang nicht die Existenz eines direkten Kanals zwischen dem Bohrloch und den „Weißen Türmen“. Daher äußern sich die Wissenschaftler vorsichtig und gehen davon aus, dass das entdeckte Wasser Teil eines einzigen hydrothermalen Systems sein könnte.

Woher stammt die Energie für das Leben?

Meerwasser sickert in Risse im Meeresboden ein und sinkt in große Tiefen hinab. Dort erwärmt es sich und geht eine Reaktion mit dem Gestein des Erdmantels ein.

Im Zuge dieser Reaktionen verändern sich sowohl das Wasser als auch das Gestein selbst. Insbesondere kann sich Wasserstoff bilden, der anschließend näher an die Oberfläche aufsteigt und dort als Energiequelle für Mikroorganismen dient.

Dieser Prozess lässt sich mit einem verborgenen Rohrsystem vergleichen. Das Wasser sinkt nach unten, durchströmt heiße Gesteinsschichten, verändert seine Zusammensetzung und kehrt zum Meeresboden zurück. Zusammen mit ihm gelangen Stoffe nach oben, die das Leben in völliger Dunkelheit ermöglichen.

Allerdings gelang es nicht, den Wasserstoffgehalt in den neuen Proben zuverlässig zu messen. Das Wasser wurde einige Tage nach der Bohrung ohne luftdichte Behälter entnommen, sodass die gelösten Gase entweichen konnten.

Warum dies wichtig ist

Die Untersuchung trägt dazu bei, zu verstehen, wie Leben ohne Sonnenenergie existieren kann. Das Ökosystem der „Verlorenen Stadt“ hängt nicht von der Photosynthese ab, sondern von chemischen Prozessen im Inneren des Meeresbodens.

Die gewonnenen Daten sind zudem wichtig für die Erforschung des Kreislaufs von Wasser und chemischen Elementen zwischen dem Ozean und den tiefen Schichten der Erde. Sie zeigen, dass Meerwasser mehr als einen Kilometer tief in das Gestein des Ozeans eindringen, sich dort erwärmen und wieder zurückfließen kann.

Ähnliche Bedingungen könnten auch außerhalb der Erde herrschen. Unter der eisigen Oberfläche von Europas, einem Mond des Jupiter, und von Enceladus, einem Mond des Saturn, verbergen sich wahrscheinlich Ozeane. Wenn das Wasser dort mit dem Gesteinsboden in Wechselwirkung tritt, können auch dort Quellen chemischer Energie entstehen.

Das bedeutet nicht, dass es auf diesen Monden zwangsläufig Leben gibt. „Die verlorene Stadt“ zeigt jedoch, wie eine für Mikroorganismen geeignete Umgebung im Ozean aussehen könnte, in den niemals Sonnenlicht vordringt.

Hintergrund

„Die verlorene Stadt“ wurde im Jahr 2000 entdeckt. Ihre hellen Säulen heben sich deutlich von den dunklen „schwarzen Zigarren“ ab – anderen Tiefseequellen, die mit vulkanischer Aktivität in Verbindung stehen.

Das aus den Türmen der „Verlorenen Stadt“ austretende Wasser ist vergleichsweise kühl, zeichnet sich jedoch durch einen hohen Alkaligehalt aus und enthält viel Wasserstoff und Methan. Einige Türme erreichen die Höhe eines mehrstöckigen Gebäudes.

Wissenschaftler betrachten solche Quellen als mögliches Modell für die Bedingungen, unter denen frühes Leben auf der Erde entstanden sein könnte. Die neue Studie überprüft diese Hypothese zwar nicht direkt, trägt jedoch dazu bei, zu verstehen, woher solche Systeme ihr Wasser und ihre chemische Energie beziehen.

Die Studie weist erhebliche Einschränkungen auf. Die Proben wurden mit dem beim Bohren verwendeten Wasser vermischt, und der genaue Anteil der verschiedenen Gesteinsarten lässt sich derzeit noch nicht bestimmen. Die Wissenschaftler planen, nach der Stabilisierung des Bohrlochs dorthin zurückzukehren und mithilfe von hermetisch verschlossenen Probenahmegeräten reinere Proben zu entnehmen.

Quelle

Die Studie von K. Jeffrey White und seinen Kollegen „Borehole Waters From Hole U1601C (Atlantis-Massiv) liefern Anhaltspunkte für ein aus der Tiefe stammendes Formationswasser, das das Hydrothermalfeld „Lost City“ speisen könnte“ wurde im Jahr 2026 in der Fachzeitschrift „Geochemistry, Geophysics, Geosystems“ veröffentlicht.