Wissenschaftler erschließen „geheimes“ Süßwasser unter dem Ozean und geben damit Hoffnung für eine durstige Welt

AN BORD DES LIFTBOATS ROBERT, Nordatlantik – In der Vergangenheit verwandelte sich eine Eislandschaft in eine Meereslandschaft, als das Eis schmolz und die Ozeane vor dem heutigen Nordosten der USA anstiegen. Vor fast 50 Jahren bohrte ein US-Regierungsschiff auf der Suche nach Mineralien und Kohlenwasserstoffen in den Meeresboden, um zu sehen, was es finden konnte.

Ausgerechnet in den salzigen Tiefen fand es Tropfen zum Trinken – Süßwasser.

Diesen Sommer ging eine weltweit einzigartige Forschungsexpedition dieser Überraschung auf den Grund . Die Expedition 501 bohrte unter dem Salzwasser vor Cape Cod nach Süßwasser und entnahm Tausende von Proben aus einem Gebiet, das man heute für einen riesigen, verborgenen Grundwasserleiter hält, der sich von New Jersey bis nach Maine im Norden erstreckt.

Es ist nur eines von vielen bekannten Vorkommen „geheimen Süßwassers“ in flachen Salzgewässern auf der ganzen Welt, das eines Tages angezapft werden könnte, um den zunehmenden Durst des Planeten zu stillen, sagte Brandon Dugan, der Co-Leitungswissenschaftler der Expedition.

„Wir müssen jede Möglichkeit nutzen, mehr Wasser für die Gesellschaft zu finden“, sagte Dugan, Geophysiker und Hydrologe an der Colorado School of Mines, gegenüber Journalisten der Associated Press, die kürzlich zwölf Stunden auf der Bohrplattform verbrachten. Die Forscherteams suchten an „einem der letzten Orte, an denen man auf der Erde wahrscheinlich nach Süßwasser suchen würde“.

Sie haben es gefunden und werden in den kommenden Monaten fast 50.000 Liter davon in ihren Laboren auf der ganzen Welt analysieren. Sie wollen das Rätsel seiner Herkunft lösen – ob das Wasser aus Gletschern, verbundenen Grundwassersystemen an Land oder einer Kombination davon stammt.

Das Potenzial ist enorm. Ebenso groß sind die Hürden bei der Gewinnung des Wassers und die Frage, wem es gehört, wer es nutzt und wie es ohne übermäßige Schädigung der Natur gefördert werden kann. Es wird Jahre dauern, bis das Wasser in großem Umfang an Land gebracht und der öffentlichen Nutzung zugeführt werden kann – sofern es überhaupt machbar ist.

Warum sollte man es versuchen? Laut UN wird der weltweite Bedarf an Süßwasser in nur fünf Jahren das Angebot um 40 % übersteigen . Der durch die Klimaerwärmung steigende Meeresspiegel versauert die Süßwasserquellen an den Küsten, während Rechenzentren, die KI und Cloud-Computing betreiben, unersättlich Wasser verbrauchen.

Die sagenumwobene Klage des alten Seefahrers „Wasser, Wasser überall, aber kein Tropfen zu trinken“ dient Landratten ebenso als Warnung wie Seeleuten auf salziger See.

Allein in Virginia fließt ein Viertel der gesamten Stromproduktion in Rechenzentren . Dieser Anteil dürfte sich in den nächsten fünf Jahren fast verdoppeln. Schätzungen zufolge verbraucht jedes mittelgroße Rechenzentrum so viel Wasser wie 1.000 Haushalte. In allen Bundesstaaten an den Großen Seen kommt es zu Grundwasserknappheit.

Kapstadt in Südafrika war 2018 während einer dreijährigen Dürre gefährlich nahe daran, seinen fast fünf Millionen Einwohnern das Süßwasser auszugehen. Man geht davon aus, dass auch Südafrika an den Küsten über einen Süßwasserreichtum verfügt, und es gibt zumindest vereinzelte Hinweise darauf, dass dies auf allen Kontinenten der Fall sein könnte.

Die kanadische Prince Edward Island, Hawaii und Jakarta, Indonesien, gehören zu den Orten, an denen knappe Süßwasservorräte mit aussichtsreichen Grundwasserleitern unter dem Ozean koexistieren.

Hier kommt die Expedition 501 ins Spiel, eine wissenschaftliche Zusammenarbeit im Wert von 25 Millionen US-Dollar, an der mehr als ein Dutzend Länder beteiligt sind. Sie wird von der National Science Foundation der US-Regierung und dem European Consortium for Ocean Research Drilling unterstützt (die US-Gelder dafür wurden vor den von der Trump-Regierung geforderten Haushaltskürzungen gesichert).

Die Wissenschaftler gingen bei ihrem Projekt davon aus, dass der von ihnen beprobte Grundwasserleiter ausreichen könnte, um den Bedarf einer Metropole von der Größe New Yorks 800 Jahre lang zu decken. Sie fanden sowohl in größeren als auch in geringeren Tiefen unter dem Meeresboden Süßwasser oder nahezu Süßwasser als erwartet, was auf einen noch größeren Vorrat schließen lässt.

Ihre Arbeit auf See erstreckte sich über drei Monate vom Liftboat Robert aus, einem Hochseeschiff, das vor Ort drei riesige Säulen auf den Meeresboden absenkt und sich dann über die Wellen beugt. Normalerweise bedient es Offshore-Ölfelder und Windparks. Diese Drill-Baby-Drill-Mission war anders.

„Es ist bekannt, dass dieses Phänomen sowohl hier als auch anderswo auf der Welt existiert“, sagte Jez Everest, Projektmanager der Expedition 501 und Wissenschaftler vom British Geological Survey im schottischen Edinburgh, über das Unterwasser. „Aber es ist ein Thema, das in der Vergangenheit noch nie in einem Forschungsprojekt direkt untersucht wurde.“

Damit meint er, dass weltweit noch niemand systematisch in den Meeresboden gebohrt hatte, um Süßwasser zu finden. Die Expedition 501 war im wahrsten Sinne des Wortes bahnbrechend – sie drang bis zu 1.289 Fuß oder fast 400 Meter tief in die Erde ein.

Es folgte jedoch einem Forschungsprojekt aus dem Jahr 2015, bei dem die Konturen eines Grundwasserleiters mithilfe elektromagnetischer Technologie aus der Ferne kartiert und der Salzgehalt des darunter liegenden Wassers grob geschätzt wurde.

Diese Mission der Woods Hole Oceanographic Institution und des Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University meldete Hinweise auf ein „gewaltiges Offshore-Grundwassersystem“ in diesem Gebiet, das möglicherweise mit der Größe des größten Grundwasserleiters Amerikas konkurrieren kann – des Ogallala-Grundwasserleiters , der Teile von acht Bundesstaaten der Great Plains mit Wasser versorgt.

Zwei Entwicklungen im Jahr 1976 hatten das Interesse an der Suche nach Süßwasser unter Wasser geweckt.

Mitten auf der Insel Nantucket bohrte der US Geological Survey einen Testbrunnen, um zu testen, wie tief das Grundwasser reichte. Dabei wurde Süßwasser aus so großen Tiefen gefördert , dass sich die Wissenschaftler fragten, ob das Wasser nicht aus dem Himmel, sondern aus dem Meer kam.

Im selben Jahr startete die Bundesbehörde eine 60-tägige Expedition an Bord des Bohrschiffs Glomar Conception entlang eines riesigen Abschnitts des Kontinentalschelfs von Georgia bis zur Georges Bank vor Neuengland. Sie bohrte Kerne auf der Suche nach Ressourcen des Meeresbodens, wie zum Beispiel Methan.

In einem Bohrloch nach dem anderen wurde eine erstaunliche Menge an frischem oder aufgefrischtem Wasser gefunden.

Damit war der Boden bereitet für die Arbeit der Wassersucher ein halbes Jahrhundert später.

Kurz nachdem Robert am 19. Mai an der ersten von drei Bohrstellen eintraf, zeigten Proben aus dem Meeresboden einen Salzgehalt von nur vier Promille. Das liegt zwar weit unter dem durchschnittlichen Salzgehalt der Ozeane von 35 Promille, ist aber immer noch zu salzig, um den US-amerikanischen Süßwasserstandard von unter einem Promille zu erfüllen.

„Vier Promille waren ein Heureka-Moment“, sagte Dugan, denn der Fund deutete darauf hin, dass das Wasser in der Vergangenheit mit einem terrestrischen System verbunden gewesen sein muss oder immer noch ist.

Im Laufe der Wochen, in denen Robert von einem Standort zum nächsten reiste, der 30 bis 50 Kilometer von der Küste entfernt war, lieferte das Bohren in das mit Wasser vollgesogenen Sediment unter dem Meer Proben mit einem Salzgehalt von bis zu einem Promille. Einige Proben lagen sogar noch darunter.

Bingo. Das findet man in vielen Süßwassergewässern an Land. Theoretisch kann man dieses Wasser trinken. Niemand hat es getan.

In den kommenden Monaten werden die Wissenschaftler eine Reihe von Eigenschaften des Wassers untersuchen, unter anderem, welche Mikroben in der Tiefe lebten, welche Nährstoffe und Energiequellen sie nutzten und welche Nebenprodukte sie möglicherweise erzeugten. Mit anderen Worten: ob das Wasser zum Verzehr oder für andere Zwecke unbedenklich ist.

„Dies ist eine neue Umgebung, die noch nie zuvor untersucht wurde“, sagte Jocelyne DiRuggiero, eine Biologin der Johns Hopkins University in Baltimore, die die mikrobielle Ökologie extremer Umgebungen erforscht und nicht an der Expedition beteiligt ist.

„Das Wasser könnte gesundheitsschädliche Mineralien enthalten, da es durch Sedimentschichten sickert“, sagte sie. „Ein ähnlicher Prozess bildet jedoch die terrestrischen Grundwasserleiter, die wir für Süßwasser nutzen, und diese haben in der Regel eine sehr hohe Qualität.“

Durch die Sequenzierung der aus ihren Proben extrahierten DNA, sagte sie, können die Forscher feststellen, welche Mikroorganismen vorhanden sind und „erfahren, wie sie möglicherweise ihren Lebensunterhalt verdienen“.

Mithilfe von Techniken soll außerdem ermittelt werden, ob das Material aus der Gletscherschmelze vor Tausenden von Jahren stammt oder noch immer über labyrinthartige geologische Formationen vom Land aus gelangt.

Forscher werden das Wasser im Labor datieren. Dies wird entscheidend dafür sein, ob es sich um eine erneuerbare Ressource handelt, die verantwortungsvoll genutzt werden kann. Ursprüngliches Wasser ist eingeschlossen und endlich; neueres Wasser deutet darauf hin, dass der Grundwasserleiter noch mit einer terrestrischen Quelle verbunden ist und sich – wenn auch langsam – erneuert.

„Jünger bedeutet, dass es vor 100 oder 200 Jahren ein Regentropfen war“, sagte Dugan. „Wenn es jung ist, lädt es sich wieder auf.“

Diese Fragen sind Grundlagenforschung. Für die Gesellschaft ergeben sich vielfältige und komplexe Fragen, wenn die Grundlagenforschung die notwendigen Bedingungen für die Nutzung des Wassers bestätigt. Wer wird es bewirtschaften? Kann es entnommen werden, ohne dass das inakzeptable Risiko einer Verunreinigung der Wasservorräte aus dem darüberliegenden Ozean besteht? Wird es billiger oder umweltfreundlicher sein als die heutigen energiehungrigen Entsalzungsanlagen?

Dugan sagte, sollten Regierungen beschließen, das Wasser zu nutzen, könnten die Gemeinden in Notzeiten, etwa bei Dürren oder wenn extreme Stürme die Süßwasserreserven an der Küste überfluten und zerstören, auf die Grundwasserleiter zurückgreifen. Die Idee, dieses alte, vergrabene Wasser tatsächlich zu nutzen, ist so neu, dass sie von vielen Politikern und Umweltschützern noch nicht auf dem Schirm war.

„Das zeigt uns, wie lange es manchmal dauert, bis so etwas passiert, und wie viel Ausdauer nötig ist, um dorthin zu gelangen“, sagte der Geophysiker Rob Evans aus Woods Hole, dessen Expedition im Jahr 2015 den Weg für 501 ebnete. „Die Aufregung ist riesig, dass sie endlich Proben haben.“

Dennoch sieht er einige Warnsignale. Eines davon ist, dass die Nutzung unterseeischer Grundwasserleiter den Reserven an Land Wasser entziehen könnte. Ein weiteres ist, dass unterseeisches Grundwasser, das auf den Meeresboden sickert, möglicherweise lebenswichtige Nährstoffe für das Ökosystem liefert, und das könnte gestört werden.

„Wenn wir losgehen und anfangen würden, dieses Wasser abzupumpen, hätte das mit ziemlicher Sicherheit unvorhergesehene Folgen“, sagte er. „Wir müssten viele Abwägungen treffen, bevor wir loslegen, bohren und solche Dinge ausbeuten.“

Für die meisten Projektbeteiligten bedeutete die An- und Abreise zum Liftboat Robert eine Reise von mindestens sieben Stunden von Fall River, Massachusetts, auf einem Versorgungsschiff, das etwa alle zehn Tage eine Rundfahrt unternahm, um die Vorräte aufzufüllen und die Leute auszutauschen.

Auf der Plattform vermischte sich rund um die Uhr der Lärm der Metallbohrrohre und Maschinen, der Bohrschmutz und der gesprenkelte Schlamm mit der ruhigeren, saubereren Arbeit der Wissenschaftler in Anhängern, die zu makellosen Laboren und Verarbeitungsstationen umgebaut worden waren.

Dort wurden die Proben entsprechend den unterschiedlichen Bedürfnissen der Geologen, Geochemiker, Hydrologen, Mikrobiologen, Sedimentologen und anderer an der Expedition behandelt.

Der Schlamm wurde durch durchsichtige Plastikröhren in Scheiben geschnitten, die an Hockeypucks erinnerten. Maschinen pressten das Wasser heraus. Einige Proben wurden versiegelt aufbewahrt, um die im Wasser gelösten urzeitlichen Gase untersuchen zu können. Andere Proben wurden je nach Verwendungszweck eingefroren, gefiltert oder einfach so belassen.

Nach sechs Monaten Laboranalyse treffen sich alle Wissenschaftsteams der Expedition 501 erneut – dieses Mal in Deutschland für einen Monat gemeinsamer Forschung, die erste Erkenntnisse über das Alter und den Ursprung des Wassers liefern soll.

Am 31. Juli kurbelte das Liftboat Robert seine Beine von diesem verborgenen Wasserort hoch, um eine Mission zu beenden, die einer anderen Passage aus „The Rime of the Ancient Mariner“, Samuel Taylor Coleridges klassischem Gedicht über Leben, Tod und Geheimnisse auf See, Glaubwürdigkeit verlieh.

In einem Vorspiel zu dem Gedicht schrieb Coleridge in einigen Ausgaben: „Ich bin fest davon überzeugt, dass es im Universum mehr unsichtbare als sichtbare Naturen gibt.“

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Woodward berichtete aus Seekonk, Massachusetts.

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