Hat nichts mit Börse zu tun, schadet auch nicht der Bildung *g*
Erwin Suess, Kiel
Gashydrat -- Eine Verbindung aus Methan und Wasser
Gashydrat entsteht als eisähnlicher Feststoff aus Wasser und Methan und bildet am Meeresboden wie im Permafrost mächtige Vorkommen, wenn eine bestimmte Kombination von erhöhtem Druck und niedrigen Temperaturen vorherrscht und ausreichende Mengen an Methangas vorhanden sind. Das im marinen Bereich als Gashydrat gespeicherte Methan übertrifft alle anderen fossilen Energievorräte bei weitem und ist deshalb von immenser Bedeutung als potentielle Ressource für künftige Generationen. Die Bildungsbedingungen von Druck und Temperatur und die empfindliche Reaktion des Gashydrats auf Veränderungen dieser Parameter begünstigen eine schnelle Freisetzung des Methans in die Gasphase, was erhebliche Konsequenzen für die Umwelt hat. Ein Temperaturanstieg des Erdklimas kann zu einer Destabilisierung der Hydrate und damit zur Freisetzung des Methans in die Atmosphäre führen. So wird eine verstärkende Rückkopplung auf das Klima erfolgen. Die Paläoklimaforschung hat mehrere Episoden anomaler Erwärmung des Erdklimas dokumentiert, welche nur über kurzzeitige und großskalige Freisetzung von Methan aus Gashydrat erklärbar sind. Die Freisetzung von Gashydrat kann auch von submarinen Rutschungen begleitet sein, die verheerende Flutwellen auslösen. Gashydrate zementieren die Sedimente am Meeresboden und verleihen ihnen dadurch eine hohe Festigkeit. Zersetzen sich diese zementierenden Gashydrate, führen der entstehende Gasdruck und die Wasserfreisetzung zu einer starken Abnahme der Festigkeit. In der Folge kann es zu Gaseruptionen und Rutschungsereignissen kommen, wobei unklar bleibt, welcher der auslösende Vorgang ist. Auch hierzu hat die Paläo-Umweltforschung mehrere Lokationen dokumentiert, an denen chaotische Ablagerungen durch submarine Schlammströme mit explosionsartiger Methanfreisetzung aus Gashydrat in Verbindung gebracht werden. In allen Fällen wird die extrem starke Anreicherung des 12C-Isotops im natürlichen Methan-Kohlenstoff mitbenutzt, um Gashydrat als Auslöser der Vorgänge identifizieren zu können.
Die aktuellen Untersuchungen der GEOMAR-Forschergruppe an Gashydraten im östlichen Pazifik zeigen weitere bisher unbekannte Vorgänge und Reaktionen, welche mit der hohen Dynamik der Gashydratbildung und -zersetzung im Zusammenhang stehen:
1. Von grundlegender Bedeutung ist die Isotopenfraktionierung und die Salzausscheidung bei der Reaktion des Methangases mit dem im Sediment enthaltenen Meerwasser, dem Porenwasser. Es gelang der Nachweis, daß in situ bei der Hydratbildung beträchtlich erhöhte, fast doppelt so hohe Salinitäten im Porenraum wie im normalen Meerwasser auftreten. Mit der Salzausscheidung konnte auch die Isotopenfraktionierung des Wassers dokumentiert werden.
2. Weiterhin belegen Gefügeuntersuchungen an natürlichen Gashydraten eine verminderte Dichte gegenüber den experimentellen und theoretischen Werten. So ist ein poröses internes Gefüge typisch für alle von uns bisher untersuchten Gashydratproben. Dichtewerte von
3. Es gelang der Nachweis in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, daß an exponierten, oberflächennahen Vorkommen von Gashydraten bisher nicht bekannte Konsortien an Archaebakterien gedeihen, die ihren Stoffwechsel durch Methanverbrauch decken. Auch hier dient das 12C-Isotop des Methans als Tracer, das den bakterieneigenen organischen Molekülen, den Biomarkern oder Chemofossilien, eingebaut wird. Durch anaerobe Methanoxidation wird ein beträchtlicher Teil des Methans im Ozean bzw. am Meeresboden umgesetzt und so der Methanfluß in die Atmosphäre erheblich reduziert.
4. Das kontinuierliche Angebot an Methan-Kohlenstoff durch Gashydrate ist die Ursache für die Entstehung eines ganzen Ökosystems, das durch anaerobe Methanoxidation des Bakterien-Konsortiums in Gang gehalten und aufgebaut wird. Nicht nur Bakterien, sondern auch Kolonien von chemo-autotrophen Makro-Organismen besiedeln die Gashydrat-Lokationen. Riesenmuscheln (Calyptogenen) und Bartwürmer (Pogonophoren) sind die bekanntesten Vertreter der Tiefsee-Oasen. Sie beherbergen ebenfalls Bakterien, die Methan anaerob umsetzen. Die Reaktion der bakteriellen Umsetzung unter Verbrauch von Sulfat resultiert in einer kontinuierlichen Abscheidung von Aragonit und Mg-Kalzit. Solche Kalkbildungen (»Chemoherme«) können in unmittelbarer Nähe von Gashydratvorkommen bis zu 50 m hoch werden. Bei der Kalkabscheidung wie bei den Biomarkern spielt das 12C-Isotop als Anzeiger für den Methan-Kohlenstoff eine herausragende Rolle. Zusätzlich zeichnet sich ab, daß die O-Isotopenfraktionierung bei der Hydratbildung zu einer Verschiebung der Isotopie des Wassers führt, so daß in den Chemoherm-Karbonaten mehrere Anzeiger für Gashydrat-Milieus konserviert werden.
mehr zu Wasser:
www.leopoldina.uni-halle.de/jvkurz.htm#luedemann
Erwin Suess, Kiel
Gashydrat -- Eine Verbindung aus Methan und Wasser
Gashydrat entsteht als eisähnlicher Feststoff aus Wasser und Methan und bildet am Meeresboden wie im Permafrost mächtige Vorkommen, wenn eine bestimmte Kombination von erhöhtem Druck und niedrigen Temperaturen vorherrscht und ausreichende Mengen an Methangas vorhanden sind. Das im marinen Bereich als Gashydrat gespeicherte Methan übertrifft alle anderen fossilen Energievorräte bei weitem und ist deshalb von immenser Bedeutung als potentielle Ressource für künftige Generationen. Die Bildungsbedingungen von Druck und Temperatur und die empfindliche Reaktion des Gashydrats auf Veränderungen dieser Parameter begünstigen eine schnelle Freisetzung des Methans in die Gasphase, was erhebliche Konsequenzen für die Umwelt hat. Ein Temperaturanstieg des Erdklimas kann zu einer Destabilisierung der Hydrate und damit zur Freisetzung des Methans in die Atmosphäre führen. So wird eine verstärkende Rückkopplung auf das Klima erfolgen. Die Paläoklimaforschung hat mehrere Episoden anomaler Erwärmung des Erdklimas dokumentiert, welche nur über kurzzeitige und großskalige Freisetzung von Methan aus Gashydrat erklärbar sind. Die Freisetzung von Gashydrat kann auch von submarinen Rutschungen begleitet sein, die verheerende Flutwellen auslösen. Gashydrate zementieren die Sedimente am Meeresboden und verleihen ihnen dadurch eine hohe Festigkeit. Zersetzen sich diese zementierenden Gashydrate, führen der entstehende Gasdruck und die Wasserfreisetzung zu einer starken Abnahme der Festigkeit. In der Folge kann es zu Gaseruptionen und Rutschungsereignissen kommen, wobei unklar bleibt, welcher der auslösende Vorgang ist. Auch hierzu hat die Paläo-Umweltforschung mehrere Lokationen dokumentiert, an denen chaotische Ablagerungen durch submarine Schlammströme mit explosionsartiger Methanfreisetzung aus Gashydrat in Verbindung gebracht werden. In allen Fällen wird die extrem starke Anreicherung des 12C-Isotops im natürlichen Methan-Kohlenstoff mitbenutzt, um Gashydrat als Auslöser der Vorgänge identifizieren zu können.
Die aktuellen Untersuchungen der GEOMAR-Forschergruppe an Gashydraten im östlichen Pazifik zeigen weitere bisher unbekannte Vorgänge und Reaktionen, welche mit der hohen Dynamik der Gashydratbildung und -zersetzung im Zusammenhang stehen:
1. Von grundlegender Bedeutung ist die Isotopenfraktionierung und die Salzausscheidung bei der Reaktion des Methangases mit dem im Sediment enthaltenen Meerwasser, dem Porenwasser. Es gelang der Nachweis, daß in situ bei der Hydratbildung beträchtlich erhöhte, fast doppelt so hohe Salinitäten im Porenraum wie im normalen Meerwasser auftreten. Mit der Salzausscheidung konnte auch die Isotopenfraktionierung des Wassers dokumentiert werden.
2. Weiterhin belegen Gefügeuntersuchungen an natürlichen Gashydraten eine verminderte Dichte gegenüber den experimentellen und theoretischen Werten. So ist ein poröses internes Gefüge typisch für alle von uns bisher untersuchten Gashydratproben. Dichtewerte von
3. Es gelang der Nachweis in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, daß an exponierten, oberflächennahen Vorkommen von Gashydraten bisher nicht bekannte Konsortien an Archaebakterien gedeihen, die ihren Stoffwechsel durch Methanverbrauch decken. Auch hier dient das 12C-Isotop des Methans als Tracer, das den bakterieneigenen organischen Molekülen, den Biomarkern oder Chemofossilien, eingebaut wird. Durch anaerobe Methanoxidation wird ein beträchtlicher Teil des Methans im Ozean bzw. am Meeresboden umgesetzt und so der Methanfluß in die Atmosphäre erheblich reduziert.
4. Das kontinuierliche Angebot an Methan-Kohlenstoff durch Gashydrate ist die Ursache für die Entstehung eines ganzen Ökosystems, das durch anaerobe Methanoxidation des Bakterien-Konsortiums in Gang gehalten und aufgebaut wird. Nicht nur Bakterien, sondern auch Kolonien von chemo-autotrophen Makro-Organismen besiedeln die Gashydrat-Lokationen. Riesenmuscheln (Calyptogenen) und Bartwürmer (Pogonophoren) sind die bekanntesten Vertreter der Tiefsee-Oasen. Sie beherbergen ebenfalls Bakterien, die Methan anaerob umsetzen. Die Reaktion der bakteriellen Umsetzung unter Verbrauch von Sulfat resultiert in einer kontinuierlichen Abscheidung von Aragonit und Mg-Kalzit. Solche Kalkbildungen (»Chemoherme«) können in unmittelbarer Nähe von Gashydratvorkommen bis zu 50 m hoch werden. Bei der Kalkabscheidung wie bei den Biomarkern spielt das 12C-Isotop als Anzeiger für den Methan-Kohlenstoff eine herausragende Rolle. Zusätzlich zeichnet sich ab, daß die O-Isotopenfraktionierung bei der Hydratbildung zu einer Verschiebung der Isotopie des Wassers führt, so daß in den Chemoherm-Karbonaten mehrere Anzeiger für Gashydrat-Milieus konserviert werden.
mehr zu Wasser:
www.leopoldina.uni-halle.de/jvkurz.htm#luedemann
