Leben unter extremen Bedingungen - Weltraumforschung auf dem Meeresgrund



 Doktorandin beim DLR: Kristina Beblo
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Kristina Beblo berichtet über ihre Forschungsarbeit auf dem Gebiet der Strahlenbiologie. Die Frage, ob Leben auf anderen Himmelskörpern auch unter extremen Bedingungen möglich sein könnte, untersucht die junge Biologin und DLR-Mitarbeiterin unter anderem auf dem Grund des Pazifiks. Ihr Reisebericht erzählt von einer Expedition, die viele tausend Kilometer in die Ferne und mehrere tausend Meter in die Tiefe führte.

Von Kristina Beblo

28. Dezember 2007, Manzanillo, Mexiko: Das amerikanische Forschungsschiff ATLANTIS bricht zu einer dreiwöchigen Exkursion auf. Mit an Bord sind eine 50-köpfige internationale Crew, der auf dieser Expedition auch ich angehöre, und das Mini-U-Boot ALVIN. Das Ziel: 9 Grad Nord, 104 Grad West. An diesem Ort ist nichts – kein Archipel, keine Insel, nicht einmal ein kleines Atoll, nur der weite, offene Ozean. Einige tausend Meter unter der Wasseroberfläche jedoch, am Meeresgrund, liegt ein in mehrfacher Hinsicht interessanter Ort. Hier befindet sich der Ostpazifische Rücken, die Plattengrenze zwischen der Pazifischen und der Kokos-Platte. Diese driften langsam auseinander, ein Prozess, der in der Geologie Ozeanbodenspreizung genannt wird. Aus dem dadurch entstehenden Spalt dringt stetig neues magmatisches Gesteinsmaterial aus dem Erdinneren an die Oberfläche und bildet neuen Ozeanboden.

 ALVIN wird zu Wasser gelassen
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Nach dreitägiger Fahrt erreichen wir das Zielgebiet und ALVIN kommt zum ersten Mal zum Einsatz. Der Kran auf dem hinteren Deck der ATLANTIS hievt ALVIN von Bord und das U-Boot taucht – von nun an ohne Verbindung zum Schiff – langsam mit ungefähr zwei Stundenkilometern dem Grund des Ozeans entgegen.

 Black Smoker
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Mit dem Tauchboot in die Tiefe

ALVIN bietet Platz für drei Personen – zwei Wissenschaftler und einen Piloten. Die Ausstattung ist auf das Nötigste reduziert, es gibt weder Heizung noch Toilette, was bei einem zehnstündigen Tauchgang durchaus zum Problem werden kann. Ich kauere beengt auf meinem Platz und bin gespannt auf unser Ziel, den Meeresboden. Bis in eine Tiefe von 150 Metern haben wir noch ein grünliches Restlicht von der Wasseroberfläche, dann wird es stockdunkel. Nach einer guten Stunde hat ALVIN den Grund des Meeres erreicht und schwebt in 2500 Metern Tiefe über den Pazifikboden. Die durch die Scheinwerfer erleuchtete Unterwasser-Landschaft erinnert stark an eine Wüste. Überall liegen große Gesteinsbrocken, bizarre Formationen ragen in die Höhe, und zunächst ist auch nirgends eine Form von Leben zu sehen. Doch nach kurzer Zeit ist, dank GPS und den Koordinaten vorangegangener Expeditionen, das eigentliche Ziel erreicht: eine Gruppe so genannter Black Smoker, oder schwarzer Raucher.

Aus dem wie eine steinerne Röhre aussehenden Schlot, auch Kamin genannt, dringt in großen Wolken schwarzer "Rauch". Hierbei handelt es sich nicht wirklich um Rauch, sondern um schwarze, staubähnliche Partikel, die im Wasser gelöst sind. Das Wasser – im Erdinnern aufgeheizt auf mehr als 300 Grad Celsius – schießt durch den Kamin heraus und mischt sich mit dem 2 Grad Celsius kalten Umgebungswasser. Es ist auf den ersten Blick zu erkennen, dass es in der wärmeren Umgebung der Black Smoker viel mehr Leben gibt als in den weiter entfernten Bereichen. Ja, man kann sogar sagen, dass es hier von Leben nur so wimmelt – und das in einer Tiefe von 2500 Metern! Überall sind Röhrenwürmer, Fische und Krabben zu sehen, die sich gespenstisch weiß vom schwarzen Gestein abheben.

 Kristina Beblo im Mini-U-Boot ALVIN
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ALVIN ist sowohl innen als auch außen mit viel Technik ausgestattet. Unter anderem sind Kameras und Greifarme angebracht. Mit Hilfe der mechanischen Greifer nehmen wir Proben sowohl von den schwarzen Rauchern als auch von anderem Gestein und legen sie in eine Box, die sich ebenfalls außen am U-Boot befindet. Darüber hinaus führen wir verschiedene andere Untersuchungen durch. Zum Beispiel messen wir die Temperatur und den pH-Wert an allen Probeentnahmestellen und auch direkt an den Stellen, an denen heißes Wasser aus dem porösen Gestein austritt.

 Krabben in der Nähe eines Black Smokers
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Weltraumforschung in der Tiefsee

Nach vier Stunden auf dem Grund des Meeres werden die Gewichte ausgeklinkt und ALVIN steigt samt Besatzung und der gewonnenen Proben wieder an die Oberfläche auf. Erst beim Auftauchen, nachdem sich langsam die Anspannung und Aufregung gelegt hat und ich wieder zur Ruhe gekommen bin, merke ich, wie kalt es in dem kleinen U-Boot mittlerweile geworden ist. Die nicht isolierte Titankugel, der Druckkörper des Tauchbootes, wird durch das Umgebungswassers stark abgekühlt.

Aber warum nimmt man überhaupt Gesteinsproben an einem so extremen Ort? Seit mehr als 20 Jahren ist bekannt, dass einige Mikroorganismen in sehr extremen Lebensräumen zu finden sind. Es werden immer wieder bislang unbekannte Organismen entdeckt, die sich nur bei sehr hohen Temperaturen von mehr als 85 Grad Celsius vermehren können. Diese hyperthermophilen, also "hitzeliebenden" Mikroorganismen existieren in den heißen, vulkanisch aufgeheizten Quellen mariner beziehungsweise kontinentaler Hydrothermalsysteme, zum Beispiel in kochenden Schlammlöchern und in extrem sauren oder salzigen Biotopen. Ein solch extremes Habitat stellen auch die schwarzen Raucher am Ostpazifischen Rücken dar. Mittlerweile geht man davon aus, dass es sich bei diesen Mikroorganismen, den so genannten Archaeen oder Archaebakterien, um evolutionsgeschichtlich sehr alte Organismen handelt. Wahrscheinlich ist alles Leben, das wir heute auf der Erde kennen, aus diesen Organismen hervorgegangen.

 Gesteinsprobe aus 2500 Metern Tiefe
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Für mich stellt sich dabei die spannende Frage: Können diese Organismen, die auf unserem Planeten unter so scheinbar "lebensfeindlichen" Bedingungen leben, vielleicht auch unter den extremen Bedingungen im Weltraum oder auf einem anderen Planeten überleben oder sich sogar vermehren? Um der Antwort näher zu kommen, untersuche ich im Rahmen meiner Promotion am DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, Abteilung Strahlenbiologie, in enger Zusammenarbeit mit dem Archaeen-Zentrum der Universität Regensburg, die Überlebensfähigkeit verschiedener extremophiler Mikroorganismen unter simulierten Weltraumbedingungen. Die Untersuchungen ordnen sich damit in einen größeren exobiologischen Kontext ein, der sich mit der faszinierenden Frage nach außerirdischem Leben beschäftigt. Vielleicht wimmelt es ja dort draußen auf Himmelskörpern, die wir bislang für lebensfeindlich hielten, tatsächlich, wie in der Nähe der schwarzen Raucher am Grunde des Pazifiks, nur so von Leben. Leben, das eben nicht im "wohltemperierten" Spektrum und unter Sonnenlicht, sondern im Extremen wächst und gedeiht...


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