Gesundheit: Unterm Ozean liegt das Platin

Den Aufbau der Erde kann man mit dem eines Pfirsichs vergleichen. In der Mitte liegt der Kern, den eine dicke Schale aus Fruchtfleisch, der Erdmantel, umhüllt. Außen ist unser Planet mit der Erdkruste wie mit einer Schale überzogen.

Birgit Scheibner vom Geowissenschaftlichen Zentrum in Göttingen bohrt nun tiefe Löcher in die Erdkruste, um edle Produkte aufzuspüren. Im Rahmen des Internationalen Tiefseebohrprogramms IODP gelang es ihr, 1407 Meter tief in den Meeresgrund vorzudringen.

Bemerkenswert ist es, dass die Bohrer den unteren Bereich der ozeanischen Kruste im Pazifik erreichten, ohne das Profil des oberen Teils zu beschädigen. Über den tiefen Einblick in die Erdkruste berichtete das internationale Forscherteam vor kurzem im Fachmagazin „Science“ (Heft 312, Seite 1016).

Das von Scheibner ans Licht geförderte Material wurde ans Karlsruher Universitätsinstitut für Mineralogie und Geochemie transportiert. Dessen Leiter Heinz-Günter Stosch nimmt die Proben unter die Lupe. Ihn interessieren besonders die Bedingungen, unter denen sich Edelmetalle in der Erdkruste anreichern.

Gesteinsforscherin Birgit Scheibner arbeitete auf dem US-amerikanischen Bohrschiff „JOIDES Resolution“, das auf Tiefseebohrungen spezialisiert ist. In der Nähe der Bohrstelle vor der Küste Costa Ricas erstreckt sich am Meeresgrund ein mittelozeanischer Rücken. Der unterseeische, vulkanisch aktive Gebirgszug trennt zwei Erdkrustenplatten voneinander: die Cocos-Platte und die Pazifische Platte. Beide streben auseinander, wobei zwischen ihnen Magma aus dem Erdinneren emporquillt und zu Basalt erstarrt. Diese Zone ist für die Forscher hochinteressant, weil sich hier die Bildung neuer Erdkruste untersuchen lässt. Der obere Teil der ozeanischen Kruste besteht aus Basalt (also rasch erkalteter Lava), der untere aus langsam erstarrtem Magma, das zu grobkörnigem Gestein auskristallisiert ist.

Das langfristige Ziel der Forscher sei es, so Scheibner, die ozeanische Kruste komplett zu durchstoßen, um bis zum darunterliegenden Erdmantel zu gelangen. So könnte man Mantelgestein an die Oberfläche holen, um es zu untersuchen. Bisher könnten die Fachleute nur indirekt ermitteln, wie der obere Erdmantel aufgebaut ist, wie er entstand und welche Rolle die Plattentektonik dabei spielt.

Scheibner und Stosch interessieren sich nun dafür, wie das Edelmetall Platin und verwandte Elemente – etwa Palladium oder Iridium – unter dem Ozean verteilt sind. Der Bohrer der „JOIDES Resolution“ ist innen hohl. Wenn er sich in das Untergrundgestein frisst, stanzt er etwa zehn Meter lange Säulen heraus. Diese Bohrkerne verraten etwas über den Schichtenaufbau der ozeanischen Kruste, „Ich habe nach Hinweisen gesucht, ob irgendwo eine Häufung von Platin auftritt“, sagt Scheibner.

Schon lange ist bekannt, dass sich Platin in einem Prozess, der „hydrothermale Zirkulation“ genannt wird, an bestimmten Stellen der ozeanischen Kruste anreichert. Tief in die Erdkruste dringt Ozeanwasser ein, wobei es sich immer stärker erwärmt, je weiter es nach unten kommt.

Irgendwann ist so heiß und aggressiv, dass sich chemische Elemente darin lösen, darunter Platin. Das erhitzte Wasser steigt durch kleine Gesteinsklüfte wieder nach oben in Richtung Meeresboden und nimmt das Platin mit sich. Je höher es kommt, desto mehr kühlt es ab.

Irgendwann ist die Temperatur des Wassers so weit gesunken, dass das gelöste Platin wieder ausfällt. An bestimmten Stellen kann so eine relativ hohe Konzentration des Edelmetalls entstehen.

Vermutlich reichern sich die Elemente der Platingruppe zwischen dem Basalt der oberen ozeanischen Kruste und dem erstarrten Magma der unteren ozeanischen Kruste an. „Es scheint aber, als ob die Temperatur nicht der einzige wichtige Faktor in diesem Prozess ist“, sagt Stosch. Seine Forschungsergebnisse können verstehen helfen, wie Platin (und Edelmetalle allgemein) in der Erdkruste zirkulieren und warum und wo sie sich häufen. Das könnte sich irgendwann als wichtig erweisen, wenn man nach Vorkommen solcher Metalle sucht.

Aber ist es nicht gefährlich, kilometertief in Richtung Erdmantel zu bohren? Kann man damit einen Vulkanausbruch auslösen? „Eine berechtigte Frage“, sagt Scheibner. Wenn der Bohrer in eine unterirdische Kammer mit flüssigem Magma stieße, könnte dies tatsächlich schlimme Konsequenzen haben. Deshalb bohren die Forscher seitlich der mittelozeanischen Rücken, wo die unterirdischen Magmakammern bereits erstarrt sind.

Eine weitere Gefahr lauert. „In großer Meerestiefe, besonders in Sedimenten, existieren große Vorkommen von Methanhydraten“, erklärt der Karlsruher Geowissenschaftler. Bei den dort herrschenden großen Drücken und niedrigen Temperaturen seien die Methanhydrate stabil, sagt Stosch. Wehe aber, wenn die Verbindungen aus Methan und Wasser angebohrt werden. Dann können sie nämlich zerfallen und große Mengen Methangas abgeben.

„Die aufsteigenden Blasen könnten die Mannschaft auf der Meeresoberfläche vergiften oder im Extremfall das Schiff zum Sinken bringen“, sagt Scheibner. Bisher sei aber noch kein derartiger Fall bekannt geworden, und das Risiko ließe sich bei geeigneten Vorsichtsmaßnahmen gering halten. „Gelegentlich wurde spekuliert, dass das Aufsteigen riesiger Gasblasen für manchen Schiffsuntergang im Bermuda-Dreieck verantwortlich ist“, sagt Stosch. Diese Vermutung sei aber von denen, die sie aufgestellt haben, wohl nicht sonderlich ernst gemeint, ergänzt der Forscher.