Viel mehr als nur Mangan... - scinexx | Das Wissensmagazin
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Viel mehr als nur Mangan…

Ein Steckbrief der Tiefseeknollen

Auf der Suche nach Manganknollen © S. Beaulieu, funded by NSF #OCE-0002223

Die weltweite Jagd nach Manganknollen in der Tiefsee hatte schnell Erfolg. Wie Eier in einer Wabe, so stellten die Schatzsucher schon bald fest, liegen sie in fast allen Ozeanen auf den Meeresböden verstreut. Die Manganknollen sind meist annähernd rund oder oval, haben einen Durchmesser von bis zu 20 Zentimetern und ragen meist nur zur Hälfte oder zu einem Drittel aus dem Sediment der Tiefseeböden heraus.

Vor allem im so genannten Perubecken vor der Küste Südamerikas, in einem mehrere tausend Kilometer langen „Manganknollengürtel“ von Hawaii bis Mexiko, den so genannten Clarion und Clipperton Frakturzonen (CCZ) und im Indischen Ozean gibt es die „Klöpse“ in Massen. Bis zu 60 Kilogramm Manganknollen pro Quadratmeter warten dort in 4.000 bis 6.000 Meter Tiefe auf ihre Förderung. Auf mindestens zehn Milliarden Tonnen oder mehr taxieren Rohstoffexperten die Größe der Manganknollenfelder insgesamt.

„Wundertüte“ für Metalle

Zwar bildet das Mangan mit 20 bis 40 Prozent den Hauptanteil der Knollen, mindestens genauso spannend aber sind für Rohstoffexperten die anderen chemischen Elemente, die sich in den blumenkohlartigen Klumpen verbergen. Nach Angaben der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, reichen die Metallvorräte in den Manganknollen aus, um den Bedarf an Nickel, Kobalt, Kupfer und Mangan im ganzen 21. Jahrhundert zu decken – mindestens. Rohstoffexperten haben zudem errechnet, dass allein in den Manganknollen des Pazifischen Ozeans mehr Nickel und Kobalt zu finden ist als in allen zurzeit ausgebeuteten Lagerstätten an Land.

Doch wie entstehen eigentlich solche „Wundertüten“ für Metalle? Und wieso sind sie gerade in 4.000 bis 6.000 Metern Tiefe zu finden? Auf diese Fragen haben Wissenschaftler auch heute noch nicht immer eine befriedigende Antwort parat.

Nach einer weitgehend akzeptierten Theorie stammt das Mangan, Nickel oder Kobalt der Knollen zu einem großen Teil aus dem Bereich der mittelozeanischen Rücken. Geowissenschaftler haben festgestellt, das dort gewaltige Mengen an Meerwasser in die sich stetig neubildende ozeanische Erdkruste eindringen und Elemente aus dem Gestein herauslösen. An speziellen Austrittskaminen, so genannten „vents“, gelangt das heiße Wasser wieder in den Ozean zurück. Durch den Temperatursturz fallen die Elemente aus. Anschließend werden sie mit der Strömung in die angrenzenden Tiefseeebenen abtransportiert und in den Manganknollen fixiert.

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Reste abgestorbener Lebewesen

Nautilus © IMSI MasterClips

Ein Teil der chemischen Elemente in den Manganknollen geht vermutlich aber auch auf abgestorbene und zersetzte Lebewesen zurück. Spätestens beim Erreichen der so genannten CCD (Calcite compensation depth), der Kalzium-Kompensationstiefe, werden alle kalkigen Schalenreste von Meerestieren aufgelöst. Sedimente, die unterhalb dieser Grenze liegen, sind kalkfrei. Das Auflösen der Schalenreste führt aber auch dazu, dass sich darin eingelagerte Elemente wie Mangan oder Kobalt im Wasser lösen. Sobald diese mit den relativ sauerstoffreichen Meeresströmungen in der Tiefsee in Kontakt kommen, werden sie oxidiert. Dadurch fallen sie aus und stehen zum Aufbau der Knollen bereit. Auch im Sediment der Meeresböden enthaltenes Mangan wird auf ähnliche Weise mobilisiert.

Umstritten ist unter Forschern die Dauer der Manganknollen-Genese. Während man früher sicher war, dass die Tiefseeprodukte in einer Million Jahre nur um wenige Millimeter wachsen, legen neue Forschungsergebnisse andere, viel kürzere Entstehungszeiträume nahe. So haben Wissenschaftler angeblich im Inneren von Manganknollen sogar Reste von Cola-Dosen gefunden.

Doch wie wird aus den verschiedenen ausgefällten Substanzen das kompakte Gebilde einer Manganknolle? Als Anstoß für die Bildung von Manganknollen eignen sich nicht nur Leichtmetallfragmente, sondern auch winzige Gesteinsbrocken oder Haifischzähne. Um diesen Mittelpunkt herum, lagern sich zunächst einige wenige ausgefällte Elemente an. Nach dieser „Initialzündung“ wächst das Gebilde langsam aber stetig weiter und bildet mit der Zeit zwiebelartige Schalen aus, die aus einer bunten Mischung von wertwollen Metallen bestehen.

Am Boden lebende Seegurken und Fische drehen die Knollen auf der Suche nach Nahrung von Zeit zu Zeit um. Neue Schichten aus Metallen sorgen nach und nach von allen Seiten für die Kugelform.

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Stand: 19.08.2005

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Geheimnisvolle Manganknollen
Rohstoffjagd in Neptuns Reich

"Sprudelnde Quelle" für Rohstoffe?
Der Hype um die Manganknollen

Viel mehr als nur Mangan...
Ein Steckbrief der Tiefseeknollen

Mangan, Kobalt & Nickel
Die Bedeutung der Knollenrohstoffe

Mit "Kartofeelrodern" in die Tiefsee
Der Abbau der Knollen

Mit OMI auf Manganknollenjagd
Lohnt sich der Tiefseebergbau?

Tiefsee in Gefahr
TUSCH untersucht Auswirkungen der Knollenernte

Gibt es ein Leben nach dem Tiefseebergbau?
DISCOL simuliert Folgen des Manganknollenabbaus

Wolken in der Tiefsee
Lokaler Abbau – globale Folgen?

Neuer Boom oder ewige Flaute?
Der Tiefseebergbau steckt noch in den Kinderschuhen

Ein Grundgesetz für die Ozeane
Manganknollen als „gemeinsames Erbe der Menschheit“

Abbau möglich, aber unwirtschaftlich
Ein Interview

Diaschauen zum Thema

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