In den tiefen Gewässern zwischen Fidschi und Tonga, ungefähr eine Meile unter der Oberfläche, ragen hoch aufragende Schornsteine vom Meeresboden empor. Diese schwarzen Raucher vertreiben dunkle Wolken aus kochendem Wasser, die reich an Elementen wie Schwefel, Kupfer und Zink sind.
Trotz der Dunkelheit, des drückenden Drucks, der Hitze und der Giftigkeit an der Stelle im nordöstlichen Lau-Becken, in der Nähe der australischen und pazifischen tektonischen Platten, strotzen die Schornsteine vor Leben. Bergbauunternehmen haben sich zunehmend für die Speicherung von Metallen an hydrothermalen Quellen interessiert, weshalb es zunehmend erforderlich ist, diese komplexen Ökosysteme zu untersuchen und zu katalogisieren. Das Studium des Meeresbodens ist jedoch keine einfache Aufgabe.
Das Lau-Becken liegt größtenteils außerhalb der Reichweite des Menschen. Obwohl Tauchboote wie Alvin Menschen in die Tiefe befördern können, ist der Zugang zu solchen Geräten begrenzt und riskant. Wissenschaftler verlassen sich daher hauptsächlich auf ferngesteuerte Fahrzeuge (Remote Operated Vehicles, ROVs), um ihre Augen und Hände darunter zu haben.
Trotzdem ist es wenig befriedigend, diese spuckenden Risse in der Ozeankruste mit einer Kamera zu beobachten, erklärt Tom Kwasnitschka, Tiefseeforscher am Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel.
"Stellen Sie sich vor, Sie gehen durch Manhattan und dürfen die Stadt nur durch den Sucher einer Kamera sehen", sagt er. "Was für eine Erfahrung würdest du machen?"
Jetzt nutzen Wissenschaftler und Ingenieure, die auf dem Forschungsschiff Falkor des Schmidt Ocean Institute gesegelt sind, die virtuelle Realität, um in diese fremde Welt einzutauchen . Obwohl in früheren Gruppen einzelne Schornsteine abgebildet wurden, plant das Team, eine dreidimensionale virtuelle Rekonstruktion des gesamten Lüftungsfelds mithilfe eines der fortschrittlichsten ROVs für den Propellereinbau im Lau-Becken durchzuführen.
„Wir wollten auf dem Meeresboden spazieren gehen - so einfach ist das“, sagt Kwasnitschka, Chefwissenschaftler des Projekts. "Nur ist es nicht."
Hydrothermale Quellen bilden sich in vulkanisch aktiven Regionen des Ozeans, in denen Wasser zwischen Rissen in der Kruste kriechen und mit der Hitze in Berührung kommen kann, die sich darunter entwickelt. Dieses überhitzte Wasser löst einige der Metalle aus den umliegenden Felsen, bevor es in schwarzen Wolken wie ein Geysir vom Meeresboden ausgestoßen wird.
Die Temperaturen an den hydrothermalen Quellen können nicht nur brühende Werte erreichen, die bis zu 700 Grad Fahrenheit betragen, sondern die Umgebung ist auch in Dunkelheit gehüllt. Um das Ganze abzurunden, würde das Gewicht all des darüber liegenden Wassers einen ungeschützten menschlichen Körper zerdrücken. Das ROV des Teams erkundete eine Dreiviertel-Meile nach unten, wo der Druck immens ist - knapp eine Tonne pro Quadratzoll oder ungefähr so viel Druck, wie Sie empfinden würden, wenn ein schwarzes Nashorn auf Ihrem großen Zeh stünde.
Im Gegensatz zum fragilen menschlichen Körper kann ein ROV den Belüftungsbedingungen standhalten. Der Buggy des Teams, die ferngesteuerte Plattform für Ozeanwissenschaften (ROPOS), ist ungefähr so groß wie ein Jeep Wrangler und wiegt etwa 3, 5 Tonnen. Obwohl es aus der Nähe wie ein Gewirr aus Drähten, Zahnrädern und Hydraulik aussieht, verwendet das High-Tech-System eine Reihe von hochauflösenden Kameras für Video- und Standbilder, darunter eine 4K-Kamera, die Stereokameras in Kinoqualität produziert Bilder für 3D-Betrachtung und leistungsstarke Unterwasserleuchten.
Besonders bemerkenswert ist, dass die Schiffsbesatzung die Öffnungen hautnah miterleben kann, während sie mit einem Sucher an Bord der Falkor zwischen den Türmen umherwandert . Als Bilder auftauchten, sagte Kwasnitschka, dass sich die Crew mitten in der Nacht aufstellte, um die Öffnungen mit dem Sucher zu erkunden.
"Es ist eine sehr verlockende Erfahrung, ein schwarzes Raucherfeld zu sehen und sich darin zurechtzufinden", sagt Kwasnitschka. "Plötzlich stößt du nicht mehr auf Dinge, weil du deinen Kopf drehen und den Turm sehen kannst, gegen den du stoßen wirst."
Trotzdem ist das Navigieren in ROPOS keine Kleinigkeit. „Es ist vergleichbar mit dem Helikopterflug im Wald“, sagt Kwasnitschka.
Das Team hat drei Tage lang Fotos und Videos von 74 Fußballfeldern aufgenommen, um eine 3D-Karte mit einer Auflösung zu erstellen, die hoch genug ist, um einzelne Grashalme zu erkennen. Mithilfe dieser Daten konnten sie dann die besten Fundorte auswählen, um Proben zu gewinnen, die die verschiedenen Gesteinsarten und das Leben auf der Oberfläche der Schlotts widerspiegeln.
Während die meisten Expeditionen Wissenschaftler haben, die Proben aufzeichnen und greifen, stellt sich heraus, dass diese Methode viel effizienter ist.
„Du hast [normalerweise] Eile von Ecke zu Ecke und versuchst, die aufregenden Dinge nicht zu verpassen. Aber man kann nicht weit sehen und weiß nicht, wo man ist “, sagt Kwasnitschka. "Sie wissen einfach nicht, wo die guten Felsen sind."
Mit ROPOS habe das Team das Land vor der Auswahl der Probenahmestellen geordnet und überraschend schnell fertiggestellt, erklärt Kwasnitschka. "Sie hatten den Ort gesehen, und sie wussten, was sie repräsentativ hatten, und wir konnten nach Hause gehen", sagt er.
Obwohl der Ozean mehr als 70 Prozent des Planeten bedeckt, wurden bisher weniger als fünf Prozent erforscht. Kwasnitschka ist der Ansicht, dass sein Virtual-Reality-System eine der Technologien ist, die die nächste Generation der Tiefseeexploration einleiten könnten.
Das spektakuläre 360-Grad-Video des Teams ist jetzt auf YouTube verfügbar. Ihre Arbeit ist aber noch nicht getan.
„Diese Art von Technologie ist immer nur so gut wie die Wissenschaft, aus der man herauskommt“, sagt Kwasnitschka. „Und ich denke, das ist wichtig, um sich zu erinnern. Wir gehen dort nicht für YouTube hinunter, wir gehen dort hinunter für die Wissenschaft. “
Seine Gruppe hofft, die Dokumentation nutzen zu können, um das komplizierte Innenleben des Abzugsökosystems besser zu verstehen und Veränderungen im Laufe der Zeit nachzuverfolgen. Das Erstellen einer virtuellen Karte könnte ihnen auch dabei helfen, zu verstehen, wie einzelne Schornsteine innerhalb des größeren Lüftungsfelds verbunden sind.
Während das Leben in der dunklen Dunkelheit der Lüftungsschlitze weitergeht, stöbern die Wissenschaftler nun in der Vielzahl von Proben, Bildern und stundenlangen Aufnahmen, die gesammelt wurden, um die raue Umgebung der hydrothermischen Entlüftung in den Komfort des Labors zu bringen.
