Reise zum Mittelpunkt der Erdgeschichte – Sebastian Ehmanns Logbuch Teil 1

Sebastian Ehmann arbeitet zwei Monate auf einem Forschungsschiff vor Neuseeland

JOIDES Resolution ist ein hochseetaugliches Forschungsschiff. Die Geschichte der Erde, ihre geologische und klimatologische Entwicklung zu erforschen, ist ein wichtiges Ziel der Expeditionen auf dem 143 Meter langen schwimmenden Labor. Wissenschaftler können hier Bohrproben vom Meeresboden tief unter der Wasseroberfläche bergen; die Bohrkerne geben Aufschluss über die Beschaffenheit der Erde vor Millionen von Jahren.

Mit an Bord ist Sebastian Ehmann, Nachwuchsforscher an der Technischen Universität Braunschweig. Soeben erst hat er sein Physikstudium an der TU Braunschweig mit einer Diplomarbeit bei Professor Andreas Hördt am Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik beendet. An Bord des Forschungsschiffs bereitet er sich nun auf seine Promotionsarbeit vor. Am 10. Dezember hat er Braunschweig in Richtung Auckland verlassen, wo die JOIDES Resolution festgemacht hatte. Seit dem 14. Dezember ist er Teil der 32-köpfigen wissenschaftlichen Crew und wird an Bord arbeiten, bis die „Expedition 330“ Mitte Februar endet.

Wir veröffentlichen hier seinen Bericht:

„Bei der Expedition 330 des ‚Integrated Ocean Drilling Programs‘ sollen an vier Stellen Bohrungen in der Pazifischen Platte durchgeführt werden. Aus der Auswertung der Bohrkerne und durch geophysikalische Messungen in den Bohrlöchern kann man Rückschlüsse auf die Bewegung der Platte ziehen.
Hotspots in der Tiefsee lassen Inselketten wachsen

Ziel der Expedition ist vor allem die Bestimmung der Bewegungen der Pazifischen Platte und um Hotspots. Hotspots sind Stellen im Erdmantel, an denen heißes Material nach oben steigt und, weit ab von Plattengrenzen, an denen üblicherweise Vulkanismus auftritt, für vulkanische Aktivität sorgen. Wenn sich die jeweilige Platte über den Hotspot wegbewegt, führt dies im Lauf mehrerer Millionen Jahre dazu, dass eine Inselkette entsteht.

Das bekannteste Beispiel hierfür ist wahrscheinlich die Hawaii-Inselkette. In dem bei dieser Expedition betrachteten Fall, den Louisville-Seamounts, sind keine Inseln vorhanden, sondern Unterseeberge, eben die sogenannten Seamounts.

Man hat zuerst gedacht, dass die Hotspots im Erdmantel stationär sind und sich nur die Platte darüber hinweg bewegt. Durch genauere Untersuchungen des Hawaii-Hotspots hat man aber festgestellt, dass sich auch die Hotspots im Mantel bewegen. Bei der Untersuchung des Louisville-Hotspot will man nun herausfinden, wie sich die Hotspots relativ zur Platte bewegen, ob sie sich alle gleich oder unabhängig von einander bewegen.

„Die ersten Tage gab es ziemlich viele Vortraege und Einfuehrungs-veranstaltungen, und ich hatte nicht viel Zeit. Inzwischen habe  ich mein Büro im Schiff bezogen und verfuege jetzt auch über eine funktionierende, wenn auch etwas langsame Internetverbindung und kann einigermassen verlässlich kommunizieren (solange das Wetter nicht die Satellitenverbindung verhindert).“

Wie eingefroren: das Magnetfeld vor millionen Jahren

Mein Anteil bei der Expedition ist die Messung von Magnetfeldern in den vier geplanten Bohrungen. Wenn Lava abkühlt, wird im Gestein das gerade vorherrschende Erdmagnetfeld gewissermaßen „eingefroren“, dies wird als Thermoremanente Magnetisierung bezeichnet. Diese kann über mehrere Millionen Jahre stabil bleiben. Aus dieser Magnetisierung kann man den Ort bestimmen, an dem das Gestein entstanden ist. Macht man nun Messungen an unterschiedlich altem Gestein, kann man darüber die Wanderung der Platte nachvollziehen.

Üblicherweise bestimmt man die Magnetisierung des Gesteins aus Bohrkernen. Dabei hat man aber das Problem, dass sich die Kerne beim an die Oberfläche bringen drehen und deswegen die Bestimmung der Richtung der Magnetisierung und damit des Entstehungsortes nur mit starken Einschränkungen möglich ist.

Wie war der Bohrkern im Boden ausgerichtet?

Dasselbe Problem hat man, wenn man eine Sonde in einem Bohrloch verwendet um das Magnetfeld zu messen: Diese ist an einem Kabel aufgehängt und die Sonde dreht sich unkontrolliert im Bohrloch, man kann somit auch nicht die genaue Richtung des Magnetfeldes bestimmen.

Hier komme ich, beziehungsweise meine Messungen ins Spiel: Wir benutzen das Göttinger Bohrlochmagnetometer, das über faseroptische Kreisel die Drehungen der Sonde misst, wodurch wir dann in jedem Punkt im Bohrloch die Orientierung der Sonde kennen und damit auch die genaue Richtung des Magnetfeldes angeben können. Dadurch können wir, zusammen mit weiteren Messungen im Bohrloch bzw. an den Bohrkernen, zum einen dabei helfen, die Bohrkerne zu reorientieren oder auch direkt die Richtung der Magnetisierung im umliegenden Gestein zu bestimmen.“

Das Schiff selbst hat eine sehr attraktive Internetseite: http://joidesresolution.org/