Freya-Hydrat-Hügel: Tiefster Methanhydrat-Austritt bei 3,640 Metern am Molloy-Rücken

Bei einer aktuellen arktischen Forschungsausfahrt hat ein internationales Team den bislang tiefsten bekannten Austritt von Gashydraten weltweit lokalisiert – mehr als dreieinhalb Kilometer unter der Meeresoberfläche. Das, was dort am Meeresboden nachgewiesen wurde, bringt Fachleute dazu, sowohl künftige Energiepläne als auch Klimarisiken, die im Untergrund gebunden sind, neu zu bewerten.

Ein verborgener Hotspot am Molloy-Rücken

Die Beobachtung gelang im Rahmen der Ozean-Zensus Arktis-Tiefsee – EXTREME24-Expedition, die den Molloy-Rücken ins Visier nahm – einen tiefen tektonischen Rücken in der Grönlandsee zwischen Spitzbergen und Grönland. Während der Kartierung des Meeresbodens registrierten Messgeräte zwei auffällige, säulenartige Gasfahnen, die aus grosser Tiefe aufsteigen.

Diese Plumes bestehen aus Methanblasen und erreichen extreme Höhen: Die eine Säule ragt rund 1,770 Meter über den Meeresboden, die andere etwa 3,355 Meter. Beide setzen bei ungefähr 3,640 Meter Tiefe an, in einem Bereich, der inzwischen den Namen Freya-Hydrat-Hügel trägt.

„In rund 3,640 Metern unter dem Meeresspiegel weisen die Freya-Hydrat-Hügel die bislang tiefsten auf der Erde dokumentierten Methanhydrat-Emissionen auf.“

Um die Prozesse direkt am Grund zu klären, setzten die Forschenden ein ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug (ROV) ein. Kameras und Sensorik zeigten kegelförmige Erhebungen aus Gashydraten – festen, eisähnlichen Kristallen, in deren Struktur Wassermoleküle Gase (vor allem Methan) einschliessen.

Die Hügel liegen in einer Zone, die in der Wissenschaft als „Kaltquelle“ (cold seep) bezeichnet wird: Orte, an denen kalte, kohlenwasserstoffreiche Fluide langsam über Klüfte und Brüche aus dem Meeresboden austreten und dabei sowohl chemische Reaktionen als auch aussergewöhnliche Lebensgemeinschaften antreiben.

Was Gashydrate eigentlich sind

Gashydrate werden oft als „brennbares Eis“ bezeichnet. Bei niedrigen Temperaturen und hohem Druck bilden Wassermoleküle ein kristallines Käfiggitter, das Gasmoleküle wie Methan einschliesst.

Die meisten marinen Hydrate entstehen in den Poren von Sedimenten an Kontinentalhängen. Dort zersetzt sich im Untergrund organisches Material über lange Zeit und setzt Methan frei. Kaltes Wasser, hoher Druck durch die Wassersäule und reichlich Kohlenstoff schaffen zusammen eine stabile Hydrat-Zone.

Schlüsselfaktoren für die Bildung von Methanhydrat	Funktion
Niedrige Temperatur	Begünstigt, dass Wasser feste Käfigstrukturen um Gasmoleküle bildet
Hoher Druck	Presst Gas in die Kristallstruktur und stabilisiert sie
Organikreiche Sedimente	Liefern bei der Zersetzung die Methanquelle

Steigt die Temperatur oder nimmt der Druck ab, wird diese empfindliche Struktur instabil. Das Hydrat zerfällt, Methan entweicht als Blasen und dehnt sich beim Aufstieg durch die Wassersäule aus.

Ein extremes Ökosystem, das es eigentlich kaum geben dürfte – und doch existiert

Kaltquellen in solchen Tiefen sind ungewöhnlich. Bislang wurden Methanquellen und Hydratvorkommen vor allem an Kontinentalhängen dokumentiert – meist in weniger als 2,000 Meter Wassertiefe. Der Freya-Standort liegt fast doppelt so tief, mitten auf einem ozeanischen Rücken und weit entfernt von den typischen Kontinentalrändern.

Trotz dieser Ausgangslage ist der Bereich voller Leben, das an völlige Dunkelheit angepasst ist. Die Energie stammt hier nicht aus Photosynthese, sondern aus Chemosynthese: Mikroorganismen wandeln anorganische Verbindungen in Biomasse um und bilden damit die Basis des Nahrungsnetzes.

Zu den an den Freya-Hydrat-Hügeln erfassten Organismen gehören:

• Röhrenwürmer, die in dichten Gruppen am Meeresboden vorkommen
• Muscheln (z. B. Venusmuscheln und Miesmuscheln) mit symbiotischen Bakterien
• Schnecken, darunter spezialisierte Tiefseearten
• Krebstiere, die rund um die Hydrat-Hügel nach Nahrung suchen

Die Tierwelt erinnert auffallend an jene arktischer hydrothermaler Quellenfelder, bei denen heisse Fluide aus vulkanischen Schloten austreten. Freya ist jedoch ein kaltes System, das durch Methan und andere Kohlenwasserstoffe geprägt wird – nicht durch überhitztes Wasser.

„Die Freya-Hydrat-Hügel tragen eine chemosynthetische Lebensgemeinschaft, die arktischen hydrothermalen Quellenfeldern ähnelt, aber auf kalter Methan-Sickerung statt auf vulkanischer Wärme beruht.“

Wichtig ist zudem: Diese Hydratablagerungen sind kein statisches Gebilde. Aufnahmen vom Meeresboden deuten darauf hin, dass sich die Hügel aufbauen, destabilisieren und wieder einbrechen. Tektonische Bewegungen, Wärmefluss aus dem Erdinnern sowie wechselnde Umweltbedingungen beeinflussen diesen Zyklus.

Ein gewaltiger Energiespeicher – mit heiklen Schattenseiten

Schätzungen zufolge könnten in Sedimenten am Meeresboden und im Permafrost an Land mehr als 100,000 trillion cubic metres Methan in Form von Gashydraten gebunden sein. Diese Menge konkurriert mit bekannten konventionellen Erdgasreserven – und könnte sie sogar übertreffen.

„Gashydrate sind vermutlich der weltweit grösste einzelne Speicher an Erdgas – gleichzeitig gehören sie zu den am schwierigsten zugänglichen und riskantesten Ressourcen.“

Methan verbrennt im Vergleich zu Kohle oder Erdöl sauberer und setzt pro erzeugter Energieeinheit weniger Kohlendioxid frei. Dadurch gilt es in Transformationsszenarien häufig als möglicher „Brückenbrennstoff“. Auf dem Papier könnten Hydratfelder wie Freya deshalb als künftige Förderziele erscheinen.

Dem stehen jedoch mehrere Hürden entgegen:

• Die heutige Technik kann Methan aus Hydraten nicht zuverlässig gewinnen, ohne den Meeresboden zu destabilisieren.
• Beim Auftauen könnten plötzliche Methanfreisetzungen ausgelöst werden – mit Sicherheits- und Umweltrisiken.
• Abgelegene Tiefseegebiete sind teuer und logistisch schwer erreichbar.
• Einzigartige Ökosysteme könnten zerstört werden, bevor sie ausreichend erforscht sind.

Hinzu kommt: Methan ist ein starkes Treibhausgas. Über einen Zeitraum von 20 Jahren bindet es pro Molekül deutlich mehr Wärme als Kohlendioxid. Gelangen grosse Mengen in die Atmosphäre, verstärkt das die Erwärmung.

Eine unter den Wellen verborgene Klimarückkopplung

Die Freya-Hydrat-Hügel lenken den Blick erneut auf eine potenziell problematische Rückkopplung. Mit steigenden Ozeantemperaturen kann sich auch tiefes Wasser in Polarregionen schrittweise erwärmen – und genau das kann die Stabilität von Methanhydraten schwächen.

Sobald Hydrate zu zerfallen beginnen, steigen Methanblasen auf. Ein Teil des Methans löst sich im Meerwasser und kann von Mikroben umgesetzt werden. Dennoch kann ein Anteil bis in die Atmosphäre gelangen – besonders in flacheren Meeren oder in Regionen mit starkem Auftrieb.

„Erwärmte Meere können Methanhydrate destabilisieren, zusätzliches Treibhausgas freisetzen und damit die Erwärmung verstärken, die den Prozess überhaupt ausgelöst hat.“

Derzeit klären Forschende, ob sehr tiefe arktische Standorte wie Freya bereits feine Veränderungen zeigen oder vorerst weitgehend unbeeinflusst bleiben. Langfristige Messprogramme würden helfen, die freigesetzte Methanmenge, den mikrobiellen Verbrauch im Wasser sowie einen möglichen Eintrag in die Luft zu quantifizieren.

Energieambitionen und Tiefseeschutz in Einklang bringen

Der Fund bei Freya verschärft auch die Diskussion darüber, welche Nutzungen in der Tiefsee akzeptabel sind. Einerseits könnten Gashydrate als enorme Energiereserve für Staaten mit Interesse an stabilen Lieferketten gelten. Andererseits beherbergen unberührte Hydrat-Hügel spezialisierte Arten und genetische Ressourcen, die medizinisch oder biotechnologisch relevant sein könnten.

Sollte jemals eine Förderung von Hydraten in Betracht gezogen werden, müssten insbesondere diese Punkte einbezogen werden:

• das Risiko von Hangrutschungen am Meeresboden durch Hydrat-Destabilisierung
• die Gefahr plötzlicher, schwer kontrollierbarer Methan-Leckagen
• der Verlust langsam wachsender Tiefsee-Lebensgemeinschaften
• Unsicherheiten, wie lokale Eingriffe grössere Ozeansysteme beeinflussen könnten

Schlüsselbegriffe, um den Fund einzuordnen

Mehrere Fachbegriffe sind zentral, um die Beobachtungen richtig zu verstehen. Eine „Kaltquelle“ (cold seep) ist ein Ort, an dem Fluide mit Methan und anderen Kohlenwasserstoffen bei oder nahe der Umgebungstemperatur des Meerwassers austreten – im Gegensatz zu hydrothermalen Quellen, wo das Fluid stark erhitzt ist.

„Chemosynthese“ bezeichnet den Prozess, bei dem Mikroben chemische Energie aus solchen Fluiden nutzen, um organisches Material aufzubauen. In der Dunkelheit bildet dies die Grundlage eines Nahrungsnetzes – ähnlich wie Pflanzen an der Oberfläche mit Photosynthese die meisten Ökosysteme tragen.

„Gashydrate“ sind kein einzelnes Mineral, sondern eine Gruppe verwandter Strukturen. Ihre Stabilitätszone hängt stark von Temperatur, Druck und Gaszusammensetzung ab. Schon kleine Veränderungen eines dieser Faktoren können ein Vorkommen von stabilen in instabile Bedingungen kippen lassen.

Wie künftige Forschung an den Freya-Hydrat-Hügeln aussehen könnte

Für die Freya-Hydrat-Hügel zeichnen sich bereits nächste Schritte ab. Künftige Einsätze könnten wiederholte ROV-Befahrungen, Meeresboden-Observatorien sowie chemische Sensoren umfassen, die nahe den Austrittsstellen verankert werden. Damit liessen sich Blasenfluss, Sedimenttemperaturen und kleine Veränderungen der Hügel über die Zeit erfassen.

Computersimulationen könnten verschiedene Szenarien durchspielen: eine Ozeanerwärmung um Bruchteile eines Grades, verstärkte tektonische Aktivität oder menschliche Eingriffe durch potenzielle Bohrungen. Solche Szenarien helfen abzuschätzen, wie rasch sich ein Standort verändern kann, wie viel Methan mobilisiert werden könnte und welche Teile des Ökosystems besonders empfindlich sind.

Der Freya-Standort fungiert damit vorerst zugleich als natürliches Labor und als Warnsignal. Er macht sichtbar, wie viel Energie unter dem Meeresboden gebunden ist – und wie eng diese Energie mit fragilen Lebensformen sowie einem bereits belasteten Klimasystem verknüpft ist.