Umfangreiche Süßwasserreserven unter dem Meeresboden erstmals bestätigt

Zum ersten Mal hat ein Wissenschaftsteam ein Süßwassersystem unter dem Meeresboden direkt dokumentiert und umfassend beprobt. Diese bedeutende Entdeckung geht auf erste Analysen von Sedimentkernen zurück, die während einer internationalen Expedition gewonnen wurden, geführt von den Fahrtleitenden Professor Brandon Dugan (Colorado School of Mines, Golden, USA) und Professor Rebecca Robinson (Graduate School of Oceanography, University of Rhode Island, USA).

Diese Bohrkerne aus dem tieferen Meeresboden werden gerade von einem internationalen Forschungsteam an der Universität Bremen geöffnet, gemeinschaftlich untersucht und beprobt. Im Januar und Februar 2026 arbeiten die Forschenden der Expedition Seite an Seite, um neue Erkenntnisse zur Entstehung, Entwicklung und Bedeutung des neu dokumentierten untermeerischen Süßwassersystem zu gewinnen.

An den Arbeiten beteiligt ist auch der Geochemiker Dr. Thomas Harald Müller vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Während der Offshore-Phase der Expedition im vergangenen Jahr war er für die Entnahme von Porenwasserproben aus Sedimentkernen zuständig. Ein kleiner Teil der Analysen erfolgte bereits an Bord, der Großteil der Proben wurde für weiterführende Untersuchungen konserviert und wird derzeit während der Onshore-Phase in Bremen ausgewertet.

Das Ziel der Expedition ging weit über das Sammeln der Bohrkerne hinaus. Wissenschaftler:innen haben auch das Wasser in den Sedimenten beprobt – inklusive das aus sandigen Lagen, die als Grundwasserleiter dienen, sowie von tonigen Lagen, die üblicherweise das Wasser vor Ort halten und als Aquitards, also Wasserstauer agieren.

Obwohl etwa 70 Prozent der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt sind, bewegen sich signifikante Wassermengen auch unter der Erde und sind hier gespeichert. Viele Küstengemeinschaften sind für ihre Wasserversorgung auf landgestützte Grundwasserleiter angewiesen. Was weniger Menschen wissen ist, dass in vielen Gegenden diese Aquifere sich bis zur Küste fortsetzen und Zonen von leicht salzigem Grundwasser im Meeresboden vorkommen. Wissenschaftler:innen wissen seit 1976 von der Existenz dieser Offshore-Systeme, doch bis heute sind sie praktisch unerforscht geblieben.

Während der Expedition hat das Wissenschaftsteam erfolgreich Wasser in einer Zone von nahezu 200 Metern im Meeresboden dokumentiert und beprobt.  

Brandon Dugan: „Wir waren begeistert zu sehen, dass Süßwasser in verschiedenen Sedimenttypen vorkommen – sowohl in marinen als auch in terrestrischen. Das Wasser in diesen verschiedenen Materialien wird dabei helfen, besser zu verstehen, unter welchen Bedingungen sie entstanden sind.” Weitere Analysen des Teams werden Aufschluss darüber geben, wo und vor allem wann das Wasser dort hingelangt ist.

Rebecca Robinson: „Die Bohrkerne enthalten Sedimente mit einer Vielzahl unterschiedlicher Zusammensetzungen und Altersstufen. Es war überraschend, dass der gesamte Abschnitt aus Sedimenten und nicht aus Gestein besteht. Das Sediment hat sich noch nicht in Gestein umgewandelt – damit hatte ich nicht gerechnet, und es wird ein interessanter Bestandteil unserer künftigen Arbeit sein.“ Um zu verstehen, wann und wie die Sedimente abgelagert wurden, entwickelt das Wissenschaftsteam jetzt Altersmodelle. 

Aufschluss über ähnliche Grundwasserleiter weltweit

Der Ansatz, der während der IODP³-NSF-Expedition 501 verfolgt wird, wird nicht nur das Verständnis der Grundwassersysteme vor der Küste Neuenglands vertiefen, sondern auch über ähnliche verborgene Grundwasserleiter weltweit. Da viele Küstenregionen für ihre Trinkwasserversorgung auf Grundwasser angewiesen sind, haben die ersten Ergebnisse der Expedition eine große gesellschaftliche Bedeutung.

Die Forschung wird auch Aufschluss darüber geben, wie Nährstoffe, zum Beispiel Stickstoff, durch die Sedimente des Kontinentalschelfs zirkulieren und wie diese Prozesse die Häufigkeit und Vielfalt der in diesen Umgebungen lebenden Mikroben beeinflussen. Diese Ziele stehen in engem Einklang mit dem Wissenschaftlichen Rahmenwerk für Ozeanforschungsbohrungen 2050 – eine der Grundlagen des wissenschaftlichen Programms von IODP³.

Letztendlich wird die Expedition dazu beitragen zu entschlüsseln, wie Sedimente und Flüssigkeiten durch das System Erde zirkulieren und das Wissen über Veränderungen des Meeresspiegels und den Süßwasserfluss unter dem Ozeanboden vertiefen. „Die Forschenden werden weiter an den Proben arbeiten – zum Beispiel, um das Grundwasser genauer zu datieren, was für den Fortschritt unseres Wissens von entscheidender Bedeutung ist“, fügt Rebecca Robinson hinzu.

Die Expedition ist eine Zusammenarbeit zwischen dem International Ocean Drilling Programme (IODP³) und der US National Science Foundation (NSF). Die Bohrkerne wurden zwischen Mai und August 2025 im Rahmen einer Offshore-Operation geborgen. Für die Onshore-Operation trifft sich das Wissenschaftsteam im Kernlager am MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen.

Die Bohrkerne werden archiviert und nach einem einjährigen Moratorium für die wissenschaftliche Gemeinschaft für weitere Forschung zugänglich gemacht. Alle Expeditionsdaten werden im Datenportal der IODP³ Mission Specific Platform (MSP) in PANGAEA frei zugänglich sein, und die Ergebnisse werden veröffentlicht.

Hintergrund: Die IODP³/NSF Expedition 501 „Hydrogeologie des New England Schelfs“

40 Mitglieder aus 13 Nationen (Australien, China, Frankreich, Deutschland, Indien, Italien, Japan, Niederlande, Portugal, Schweden, Schweiz, Vereinigtes Königreich, USA) bilden das Wissenschaftsteam der Expedition. Sie wird vom Europäischen Konsortium für Ozeanforschungsbohrungen (ECORD) im Rahmen des Internationalen Programms für Ozeanbohrungen (IODP³) durchgeführt.

IODP³ ist ein von 17 Ländern getragenes, öffentlich finanziertes internationales Programm, das die in den Sedimenten und Gesteinen des Ozeanbodens aufgezeichnete Erdgeschichte und -dynamik erforscht und die Umgebung am Meeresboden überwacht. Mit Hilfe mehrerer Plattformen – ein einzigartiges Merkmal  von IODP³ – untersuchen Wissenschaftler:innen die tiefe Biosphäre unter dem Meeresboden, Umweltveränderungen, Prozesse und Auswirkungen sowie die Zyklen und die Dynamik der festen Erde.