Treibhausgase blubbern auch aus dem Erdinnern an die Luft

Wenn Eskimos in Kanada Gase anzünden, die sich unter dem Eis gesammelt haben und auf der Flamme grillen oder wenn der Meeresboden einer Orangenhaut ähnelt und Pockennarbenmit bis zu einigen hundert Metern Durchmesser hat, steckt das gleiche Phänomen dahinter: Aus dem Erdinneren strömt in diesen Gebieten Methan an die Oberfläche. Mancher See in Kanada blubbert dabei so heftig, dass er zu kochen scheint. Bisher aber weiß niemand, welche Methanmengen gestern, im vergangenen Monat oder vor einigen Jahrmillionen aus solchen Quellen geströmt sind. Geowissenschaftler wie Professor Dr. Rolando di Primio und Dr. Torsten Sachs vom GFZ fragen sich daher, wie viel Methan aus diesen und anderen Quellen im Erdinneren in die Luft strömt. Denn jedes Methan-Molekül heizt das Klima rund 25 Mal stärker auf, als ein Teilchen Kohlendioxid.

Besser bekannt ist dagegen die riesige Menge an Kohlenstoff, aus denen das Gas entstehen könnte: „In den Sedimentbecken der Erde stecken 10 hoch 16 Tonnen Kohlenstoff aus organischen Quellen“, berichtet Rolando di Primio. Um diese Menge zu veranschaulichen, reicht der Geochemiker noch einen Vergleich nach: „Das ist zehntausend mal mehr Kohlenstoff als in Kohle, Erdöl, Erdgas und allen Organismen auf der Erde zusammen vorhanden ist.“ Gebildet hat sich dieser Kohlenstoff-Vorrat im Lauf von Hunderten von Jahrmillionen aus abgestorbenen Organismen, die auf dem Boden oder am Grund von Gewässern liegen bleiben und mit der Zeit von anderen Ablagerungen zugedeckt werden. Chemische, physikalische und biologische Prozesse verändern diese gigantische Masse laufend und lassen dabei auch die fossilen Rohstoffe entstehen, die die moderne Zivilisation als Torf, Kohle, Erdöl oder Erdgas aus dem Boden abbaut und in Kraftwerken und Motoren verfeuert. Dabei wird das Treibhausgas Kohlendioxid freigesetzt.

Wenig beachtet wurde bisher dagegen, dass sich aus den Kohlenstoff-Vorräten in den Sedimenten durch verschiedene Prozesse auch im Erdinnern Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan bilden, die durch Spalten und Risse an die Oberfläche kommen können. Untersuchen Geoforscher mit Schallwellen den Untergrund, erhalten sie Querschnittsbilder des Bodens. Aus manchen Bereichen unter der Oberfläche aber liefert die Methode keine Informationen, dort sieht man senkrechte Zonen mit „weißem Rauschen“. „Das sind so genannte Gas-Schornsteine, also Bereiche, in denen Methan gebündelt durch die Sedimente fließt“, erklärt di Primio. Die Orangenhaut am Meeresboden und das aus der Erde strömende Gas, das Eskimos für ihre gegrillten Gerichte anzünden, sind nichts anderes als Lecks in der Erde, aus denen dieses Methan strömt.

Im Westen Kanadas finden Geoforscher so genannte Teersande, die vor 65 bis 55 Millionen Jahren entstanden sind. Das darin enthaltene Erdöl wurde bereits damals zum Teil von Bakterien zersetzt, dieser Prozess dauert heute noch an. Dabei entstanden große Mengen Methan. In der gleichen Zeit stiegen die durchschnittlichen Temperaturen auf der Erde auf Werte, die deutlich über den heutigen lagen. Da Methan ein Treibhausgas ist, wäre ein Zusammenhang denkbar. „Auf der Erde gibt es aber insgesamt rund 500 solcher Sedimentbecken“, weiß di Primio. Kaum eines davon ist bisher auf heutige und frühere Lecks für Treibhausgase untersucht worden. Im Westen Kanadas jedenfalls strömt aus den Sedimenten noch heute Methan in die Luft.

Um zu verstehen, wie stark diese Gase aus der Erde das Klima beeinflussen, wollen die Forscher daher die Sedimentbecken genauer unter die Lupe nehmen. „Aus einzelnen Messungen lässt sich allerdings nur schwer auf die Methanmengen schließen, die aus einer größeren Fläche in die Luft gelangen“, erklärt GFZ-Forscher Torsten Sachs, der unter anderem die Methan-Emissionen aus den Dauerfrostböden Sibiriens untersucht hat. Lösen lässt sich dieses Problem mit einem Gerät, das von GFZ-Forschern gemeinsam mit Kollegen vom Institut für Umweltphysik der Universität Bremen entwickelt wurde. Dieser „Methane Airborne Mapper“ oder kurz „MAMap“ misst aus einem Flugzeug oder Hubschrauber gestreutes Sonnenlicht im infraroten Bereich.

Aus einer Höhe von tausend Metern kann dieses gut 120 Kilogramm schwere Spektrometer die Methankonzentration über jeweils 35 Meter langen und 25 Meter breiten Flächen bestimmen und gewinnt so rasch ein relativ detailliertes Bild der Treibhausgasemissionen auch von größeren Regionen. Ein erster Test auf dem Polar-5-Forschungsflugzeug des Alfred-Wegener-Instituts verlief sehr gut. Weitere Flugmissionen dürften Torsten Sachs dann wertvolle Hinweise auf die Methanmengengeben, die weltweit aus der Erde kommen. Und vielleicht finden die Eskimos in Kanada mit den MAMap-Daten bald auch neue Plätze für ihre Grill-Abende.