PS97 Wochenbericht Nr. 2 | 22. - 28. Februar 2016

Rund um Feuerland

[29. Februar 2016] 

Die geologische Stationssuche in der Nacht vom 21. auf den 22. Februar führte uns auf einer Profilfahrt mit den bordeigenen Hydroakustik-Anlagen von der SW Ecke der Banco Namuncurá (auch bekannt als Burdwood-Bank) hinunter in die Tiefsee der nördlichen Drake Passage und NW den Kontinentalhang wieder hinauf bis auf wenige Meilen vor die „Isla de los Estados“.

Das Aufspüren von geeigneten Sedimentabfolgen am Meeresboden für Oberflächen- und Sedimentkern-Beprobung gehört zu den wichtigsten Aufgaben auf unserer Polarstern-Expedition PS97 und kann sehr mühsam sein. Dieses sollten wir besonders im 1. Arbeitsgebiet zu spüren bekommen. Für die Stationssuche setzen wir hydroakustische Anlagen ein, insbesondere die sogenannten HYDROSWEEP- und PARASOUND-Systeme. Während es sich bei dem HYDROSWEEP-System um ein Fächerecholot zur flächenhaften Tiefenvermessung des Meeresbodens handelt, können wir über das PARASOUND-System die Mächtigkeit und Geometrie der obersten Sedimentschichten abschätzen. Diese hydroakustischen Daten werden sowohl bei Profilfahrten, als auch bei Transitstrecken durchgehend aufgezeichnet. Deshalb sind unsere sechs Wissenschaftler/Innen von der HYRDOSWEEP/PARASOUND-Zentrale rund um die Uhr damit beschäftigt die Aufzeichnung sicherzustellen und die Daten auszuwerten bzw. kartographisch darzustellen. Sie sind damit ein wichtiges Anfangsglied für die erfolgreiche Gewinnung von Sedimentkernen und anderer geologischer Proben

Abb. 1. Das gerade fertiggestellte Logo unserer Polarstern Expedition. (Grafik: Juliane Müller, AWI)

Bei weichen Meeresschlämmen zum Beispiel lässt sich die Schichtung im PARASOUND zum Beispiel bis in Tiefen von 100 m und mehr abbilden. Solche Sedimentabfolgen sind der Traum eines Paläoozeanographen. Unser Ziel ist es, geeignete Sedimentabfolgen in verschiedenen Wassertiefen zu beproben, um damit Veränderungen der Ozeanzirkulation in verschiedenen Wasserstockwerken in der Vergangenheit zu rekonstruieren. Leider waren in unserem argentinischen Arbeitsgebiet keine geeigneten Kernlokationen auffindbar. Der Grund dafür sind die extrem starken Meeresströmungen entlang des Nordrandes der Drake Passage, die hier bis an den Meeresboden reichen und den Großteil der feinkörnigen Sedimentpartikel weitertransportieren. Natürlich war uns dieses Phänomen vorher bekannt. Trotzdem hatten wir gehofft, kleinräumige, vor der Strömung etwas geschützte  Sedimentbecken zu finden, die als „Sedimentfallen“ fungieren könnten. Dieses zeigt, dass Glück bei der paläoozeanographischen Forschung einfach auch dazu gehört.

Abb. 2: Die Arbeit im Geologie-Labor hat begonnen. Dirk Nürnberg (GEOMAR) und Carina Lange (Universität Concepcion) beim Teilen eines Sedimentkern-Segments. (Foto: Thomas Ronge, AWI)

In der Nacht und am Morgen des 22. Februar hatte der Wind etwas abgeflaut und wir wagten den Versuch ein Schwerelot bei ca. 2500 m Wassertiefe zu Grund zu lassen. Außer einigen Resten von Tiefwasserkorallen und grobem Sand konnten wir leider kein Sediment gewinnen.  Danach ging es schnell weiter. Bei Windzunahme auf bis zu Beaufort 11, versuchten wir einen landnäheren Weg einzuschlagen, um den angekündigten Wellenhöhen von bis zu 6 m in der offenen Drake-Passage auszuweichen. So fuhren wir im Schutz der „Isla de los Estados“ und später Feuerlands erst nach Westen und später gen Süden. Dabei überquerten wir die Grenze zwischen dem argentinischen und chilenischen Hoheitsgebiet. Etwa 45 Seemeilen westlich von Kap Hoorn wurden wir fündig. Im PARASOUND hatten wir endlich ein kleinräumiges Gebiet mit junger Sedimentbedeckung in Wassertiefen zwischen 600 und 750 Meter lokalisiert. Im gleichen Wassertiefenbereich hatten unsere Ozeanographen bei einer Station in der Nähe das sogenannte Antarktische Zwischenwasser identifiziert. Dieser Bereich ist, im Vergleich zu den darüber- und darunterliegenden Wasserschichten, durch geringere Strömungsgeschwindigkeiten gekennzeichnet. Aufgrund dieser geringeren Strömungsgeschwindigkeiten kommt es hier bevorzugt zur Sedimentation („Sedimentdrifts“). Dieses Gebiet eignet sich hervorragend für unsere geplanten paläozeanographischen Arbeiten, zur Untersuchung von Veränderungen des Antarktischen Zwischenwassers (welches u.a. im Südostpazifik gebildet wird). Diese Zwischenwassermasse ist von globaler Bedeutung für die Übertragung von subantarktischen Wassermassen-Eigenschaften und Nährstoffen in den übrigen Weltozeanen. So konzentrierten wir uns auf das Gewinnen von Kolbenlot-Kernen und konnten am 23. Februar im Bereich der „Sedimentdrift“  drei ca. 7-9 Meter lange Kerne gewinnen.

Parallel zu den marin-geologischen Arbeiten begannen wir mit den Landarbeiten. Ein dreiköpfiges Team wurde mit dem Helikopter auf die Kap Hoorn Insel geflogen. Von unseren Kollegen Dominik Hodgson vom „British Antarctic Survey (BAS)“ hatten wir freundlicherweise im Vorfeld der Expedition Informationen über geeignete Lokationen für Seebohrungen auf der Insel bekommen. Die weit vor dem chilenischen Festland gelegenen Inseln sind schwer zugänglich und die Seen sind nur mit dem Helikopter erreichbar. Leider konnte der Helikopter bei tiefer Wolkendecke nicht in der Nähe des Sees landen und ein Transport der Ausrüstung zu Fuß wäre zu zeitaufwendig gewesen. Deshalb musste dieser erste Versuch eine Seebohrung leider abgebrochen werden. Trotzdem konnten unsere Wissenschaftler Lutz Eberlein und Peter Busch (Universität Dresden) parallel eine geodätische Messstation auf der Insel installieren.

Abb. 3: Rolf Kilian (Universität Trier), Lars Vaupel (Heli Service) und Helge Arz (IOW) kurz nach verlassen des Hubschraubers auf der Kap Hoorn Insel. (Foto: Sascha Plewe, IOW)

In der folgenden Nacht dampfte Polarstern weiter und erreichte am 24. Februar gegen 4 Uhr morgens Kap Hoorn und damit den Südost-Pazifik. Nach einer weiteren Transitstrecke von ca. 120 Seemeilen erreichten wir schließlich unser nächstes Arbeitsgebiet („Südlicher chilenischer Kontinentalhang 3“). Dieses Gebiet war für unsere paläoozeanographische Arbeitsgruppe eines der Schlüsselgebiete der Expedition. Eine italienische Expedition mit dem FS OGS Explora hatte dort in den neunziger Jahren seismische Profilschnitte vermessen, um die tieferen geologischen Strukturen der Erdkruste am chilenischen Kontinentalhang zu erforschen. Dabei fanden sie Becken mit außergewöhnlich mächtiger Sedimentbedeckung von mehreren Kilometern. Derartige Sedimentbecken an Kontinentalrändern bieten die einmalige Möglichkeit die Ozean- und Klimageschichte der letzten Millionen Jahre in hoher zeitlicher Auflösung über Tiefbohrungen zu entschlüsseln. Aus diesem Grund hatten wir die Lokationen in einen Tiefbohrvorschlag für das „International Ocean Discovery Program (IODP)“ aufgenommen. Es fehlten dazu aber noch Informationen über die oberflächennahen Sedimente, die wir durch unsere Kernbohrungen nun zur Verfügung stellen können. Entgegen unserer Erwartungen durch die Seismik und auch unserer PARASOUND-Aufzeichnungen, konnten an den IODP-Lokationen zwar Oberflächensedimente mit dem Multicorer aber nur sehr kurze Sedimentkerne mit dem Schwerelot gewonnen werden. Der Grund dafür wurde schnell klar. An der Basis des Schwerlots war sehr bindiger Ton mit Steinen. Dieses wahrscheinlich eistransportierte Material stammt vermutlich vom eiszeitlichen patagonischen Eisschild. Das hatten wir in diesem Ausmaß nicht erwartet, da wir etwas weiter nordwestlich vor Chile auf einer französischen Expedition mit dem FS Marion Dufresne vor neun Jahren einen 30 Meter langen Sedimentkern gewinnen konnten. Die Erklärung dafür, oder zumindest eine Arbeitshypothese, entwickelte sich in den folgenden Tagen. Wir verlagerten unsere Arbeiten nun weiter nach NW und fanden dabei eine Abnahme des vom Eisschild stammenden Materials und damit konnten wir auch endlich wieder Kolbenlotkerne gewinnen. Dieses würde mit einem besonders mächtigen und schnell in Richtung Pazifik abfließenden patagonischen Eisschild über der heutigen „Cordillera Darwin“ bei den IODP Lokationen erklärbar sein. Weiter im NW nimmt dieser Einfluss wahrscheinlich ab. Auch wenn wir auf Polarstern mit Schwere- und Kolbenlot keine längeren Kerne gewinnen konnten, bleiben die Lokationen sehr vielversprechend für IODP-Bohrungen, gerade auch im Hinblick auf das Potenzial für längerfristige Paläorekunstruktionen des patagonischen Eisschildes. Immerhin war dieses während der letzten Eiszeit der drittgrößte Eisschild weltweit.

Abb. 4: Sascha Plewe (IOW) beim Aufbau der Zelte auf der „Isla Noir“. (Foto: Helge Arz, IOW)

Parallel zu den marinen Arbeiten am chilenischen Kontinentalhang, konnte das Landprogramm aufgrund von verhältnismäßig günstigen Wetterbedingungen erfolgreich fortgesetzt werden. Auf der „Isla Noir“ konnte ein vierköpfiges Team um Rolf Kilian (Universität Trier) mehrere Sedimentkerne in einem See gewinnen. Diese durchbohrten die gesamte Seesedimentabfolge bis auf das unterliegende Gestein und erlauben es wahrscheinlich, die Klimageschichte seit der letzten Vereisung in diesem Gebiet zu rekonstruieren. Aufgrund der landfernen Lage der Insel, ist offen, ob diese von der letzten Vereisung (die in Patagonien vor ca. 17000 Jahren endete), erreicht wurde oder ob der See vielleicht sogar ein noch länger zurückreichendes Klimaarchiv darstellt. Zusammen mit den gewonnenen marinen Sedimentkernen hoffen wir diese Fragen zu lösen und damit die bisher unbekannte Ausdehnung des patagonischen Eisschildes in den Pazifik besser zu verstehen. Gleichzeitig fanden weitere Helikoptereinsätze statt, um Gesteinsproben für geologische und glazio-geologische Untersuchungen zu gewinnen. Aufgrund von sich verschlechternden Wetterbedingungen „durfte“ die Seebohrungs-Gruppe noch eine weitere Nacht bei Regen im Zelt verbringen. Am 27. Februar konnten aber alle vorübergehenden Inselbewohner gesund und etwas hungrig auf Polarstern zurückgeholt werden.

Heute am 28. Februar, haben wir unsere Fahrt nach Süden über den westlichen Eingang der Drake Passage begonnen. Unterwegs liegt der Schwerpunkt auf ozeanographischen Arbeiten und hoffentlich, je nach Sediment, auch noch Kernentnahmen. Am 1. März werden wir bei 59°30´S; 67°45´W die erste biologische Station erreichen. Damit hat die lange Vorbereitungszeit der Biologen ein Ende. Mehr dazu im nächsten Wochenbericht.

Unsere Runde um Feuerland war, nach stürmischem Beginn, durch relativ gutes Wetter gekennzeichnet. Heute schauen wir bei Windstärke 4 und teilweise sonnigem Wetter in das tiefblaue Wasser des Südost-Pazifik. Aber wer weiß, wie lange noch? Alle Fahrtteilnehmer sind wohlauf. Einzelne Fälle von Seekrankheit sind zum Glück verschwunden.

 

Frank Lamy

Fahrtleiter PS97

Position: 56°52,15´S; 71°09,3´W (ca. 140 Seemeilen südöstlich von Kap Hoorn)

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