KIEL / LONDON (IT BOLTWISE) – Ein internationales Forschungsteam startet mit der SONNE-Expedition SO321 in den nordöstlichen Pazifik, um den Zusammenhang zwischen Klimaschwankungen und Vulkanismus an mittelozeanischen Rücken zu prüfen. Untersucht werden Sedimente und vulkanische Gläser aus dem Cleft-Segment des südlichen Juan-de-Fuca-Rückens vor der Küste der USA. Ziel ist es, bis zu 1,5 Millionen Jahre alte Schichten zu erreichen, die vergangene glaziale Zyklen chemisch konservieren. Dabei sollen Daten entstehen, die zeigen, ob Druckänderungen durch Meeresspiegelbewegungen den hydrothermalen Metallfluss mitsteuern.
Am mittelozeanischen Rücken treffen zwei Zeitskalen aufeinander: die langsame Spreizung der Erdplatten und die deutlich schnelleren Schwankungen von Klima und Meeresspiegel. Genau dieses Zusammenspiel greift eine neue Expedition auf, die am 10. August 2026 unter Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel mit dem Forschungsschiff SONNE in den nordöstlichen Pazifik aufbricht. Dort liegt das Arbeitsgebiet auf dem südlichen Juan-de-Fuca-Rücken im Bereich des Cleft-Segments – einer tektonisch aktiven Zone, in der ständig neues Material aus dem Erdmantel nachströmt und sich in Ozeankruste sowie Unterwasservulkanismus niederschlägt. Der Kernpunkt der Forschungsfrage ist dabei nicht, ob Vulkanismus existiert, sondern ob er messbar auf die Druckveränderungen reagiert, die der Meeresspiegel während wiederkehrender Kalt- und Warmphasen auslöst.
Geologisch ist die Region vergleichsweise gut umrissen, auch wenn weite Teile der mittelozeanischen Rücken insgesamt noch als „unterforscht“ gelten. Das Cleft-Segment wird von zwei auseinanderdriftenden Platten geprägt, mit einer Spreizrate von etwa fünf bis sechs Zentimetern pro Jahr. Zusätzlich beschreibt die Meldung konkrete Geometrieparameter: Die zentrale Spalte des Segments ist derzeit 30 bis 50 Meter breit und rund zehn Meter tief. Für die Hypothese entscheidend ist jedoch die Kopplung an den Meeresspiegel: In vergangenen Jahrmillionen habe sich der Meeresspiegel durch das Wachsen und Abschmelzen von Eisschilden und Gletschern wiederholt um bis zu 130 Meter verändert. Diese vertikalen Bewegungen verändern nicht nur die Wasserhöhe, sondern damit auch den Druck auf den Meeresboden und auf das darunterliegende Erdinnere – und genau diese Druckschwankungen gelten in Modellrechnungen als Auslöser, auf die der Vulkanismus an mittelozeanischen Rücken reagieren könnte.
Warum das bisher schwer nachzuweisen war, liegt vor allem im Probenalter und damit in der Zugänglichkeit: Viele frühere Untersuchungen konzentrierten sich auf Material, das nur kurzfristige Zeiträume abbildet. Ältere Sedimente und vulkanische Gesteine, die während früherer glazialer Zyklen entstanden, werden mit der Zeit häufig von jüngeren Sedimenten überdeckt. Die neue Untersuchung setzt daher auf einen geochemisch „langen Atem“. Die Forschenden wollen Sedimente bis in die Epoche des Pleistozäns vor 1,5 Millionen Jahren analysieren und nutzen dafür Sedimentkerne, die per Schwerelot in etwa 3.000 Metern Wassertiefe gewonnen werden. Diese Kerne sollen bis in Schichten reichen, die bis zum basaltischen Basement hinabführen. Als Archive der Erd- und Meeresgeschichte enthalten sie etwa vulkanische Glasbruchstücke und unterschiedliche Metallverbindungen; daraus lässt sich ableiten, wie aktiv Vulkane und hydrothermale Systeme am Meeresboden in der Vergangenheit waren.
Der technische Kern liegt dabei in der Kombination zweier Signalarten: Sedimentzusammensetzung und vulkanische Glaschemie. Aus den Sedimenten sollen die Forschenden unter anderem Rückschlüsse über den Ursprung der Metalle gewinnen, indem sie das Verhältnis verschiedener Isotopenformen von Blei vergleichen. Diese Isotopenverhältnisse werden als chemischer Fingerabdruck beschrieben: Wenn sich die Isotopensignatur über die Zeit verändert, kann das auf eine veränderte Herkunft oder ein geändertes Mischungsverhältnis der durch den Vulkanismus eingetragenen Metalle hinweisen. Anschließend wollen sie rekonstruieren, ob und wie sich der hydrothermale Metallfluss über die vergangenen 1,5 Millionen Jahre verändert hat und ob diese Entwicklung zeitlich zu den zyklischen klimatischen Schwankungen passt. Vulkangläser ergänzen dieses Bild, weil ihre ursprüngliche chemische Zusammensetzung die Magmenchemie besonders gut konserviert; zusätzlich soll sichtbar werden, wie sich Magmenbildung und die Entstehung neuer Ozeankruste im Kontext von Meeresspiegelschwankungen verändert haben könnten.
Für die Probenplanung spielt die bereits verfügbare Kartierungsarbeit eine zentrale Rolle. Laut der Meldung knüpft die Expedition an eine Datengrundlage an, die im Vorjahr im Untersuchungsgebiet während einer gemeinsamen Expedition erarbeitet wurde. Dabei erstellte ein autonomes Unterwasserfahrzeug (AUV) eine hochauflösende Karte des Meeresbodens, die jetzt zeigt, wo sich Proben gezielt entnehmen lassen. Für die Vulkanglas-Entnahme nennt die Meldung außerdem ein praktisches Vorgehen: An sedimentfreien Stellen soll frisch entstandenes vulkanisches Glas mit einem sogenannten Waxcorer entnommen werden, der das Material wie mit einem Stempel aufnimmt. Solche technischen Details sind wichtig, weil die Aussagefähigkeit geochemischer Signale stark davon abhängt, ob Material tatsächlich frisch und möglichst unvermischt aus dem unmittelbaren Vulkan-/Hydrothermalumfeld stammt.
Die Expedition ist in zwei Fahrtabschnitte gegliedert: SO321/1 T-SECTOR Cleft vom 07.08.2026 bis 23.08.2026 unter Fahrtleitung von Dr. Christian Timm im Bereich Vancouver–Longview, und SO321/2 T-SECTOR Cleft vom 26.08.2026 bis 16.09.2026 unter Leitung von Prof. Dr. Heidrun Kopp im Bereich Longview–Vancouver. Inhaltlich ordnet sich das Projekt in den größeren Kontext des europäischen ERC Synergy Projekts T-SECTOR (Testing Solid Earth – Climate Connections) ein. Dort geht es um die Frage, wie eng Prozesse zwischen Atmosphäre, Ozean und Erdinnerem gekoppelt sind – und genau dieser Brückenschlag wird in der Meldung mit Blick auf die Biogeochemie konkret gemacht: Wenn die vulkanische Aktivität zunimmt, könnten sich Einträge von CO2, gelösten Stoffen und Spurenelementen in den Ozean verändern. Das könnte wiederum Effekte auf die Biogeochemie und die Ökosysteme des Ozeans haben, wobei die Forschenden die Resultate auch auf andere Abschnitte des globalen mittelozeanischen Rückensystems übertragen möchten.
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