Sauerstoff ohne Licht: Die Tiefsee schreibt die Geschichte der planetaren Atmung neu

Im Frühjahr 2026 werden zwei technologisch hochentwickelte Tiefseefahrzeuge namens „Alisa“ und „Kaiya“ in die Clarion-Clipperton-Zone (CCZ) hinabgelassen. Diese Region zählt zu den am wenigsten erforschten Gebieten der Weltmeere und soll nun Schauplatz einer wissenschaftlichen Sensation werden. Die Mission dient der Untersuchung der sogenannten „Dark Oxygen Production“ (DOP), einem Phänomen, das die Fachwelt seit kurzem in Atem hält.

Bei der dunklen Sauerstoffproduktion handelt es sich um die Entstehung von molekularem Sauerstoff in absoluter Finsternis. In extremen Tiefen, in die niemals ein Sonnenstrahl vordringt, scheint die Natur einen Weg gefunden zu haben, O2 ohne die Hilfe von Licht zu generieren.

Erstmals dokumentiert wurde dieses Phänomen im Jahr 2024 durch ein Team unter der Leitung von Professor Andrew Sweetman von der Scottish Association for Marine Science. Während ihrer Untersuchungen in einem Feld voller polymetallischer Knollen bemerkten die Forscher einen deutlichen Anstieg der Sauerstoffkonzentration, was nach bisherigen wissenschaftlichen Modellen unmöglich erschien.

Diese Entdeckung erschütterte ein fundamentales Dogma der Biogeochemie. Bisher galt die Photosynthese als die einzige nennenswerte natürliche Quelle für Sauerstoff auf der Erde, doch die Ergebnisse aus der Tiefsee stellen diese Annahme nun massiv infrage.

Aktuelle Daten aus Labor- und Feldversuchen legen nahe, dass polymetallische Knollen wie „Geobatterien“ fungieren könnten. Sobald sie mit salzhaltigem Meerwasser in Kontakt kommen, erzeugen sie elektrische Potenziale, die stark genug sind, um eine Elektrolyse des Wassers auszulösen, bei der Sauerstoff freigesetzt wird.

In einem spezifischen Experiment innerhalb der Clarion-Clipperton-Zone verdreifachte sich der Sauerstoffgehalt im Wasser innerhalb von nur 48 Stunden. Wissenschaftler vermuten, dass durch Manganoxide katalysierte elektrochemische Reaktionen die Ursache sind, schließen jedoch auch mikrobielle oder biochemische Prozesse als alternative Erklärungen noch nicht vollständig aus.

Die für die kommende Mission konzipierten Apparate „Alisa“ und „Kaiya“ tragen die Namen der Töchter von Professor Sweetman. Sie sind darauf ausgelegt, einem Druck standzuhalten, der den der Oberfläche um das 1200-fache übersteigt, und können in Tiefen von bis zu 11.000 Metern operieren.

Zur Ausstattung gehören autonome Messsysteme wie der Aquatic Eddy Covariance (AEC) Lander. Dieses Gerät ermöglicht es, Sauerstoffflüsse und chemische Tracer direkt in den Ökosystemen am Meeresboden zu erfassen, ohne die empfindliche Umgebung dabei zu stören.

Das gesamte Forschungsvorhaben ist Teil der Dark Oxygen Research Initiative (DORI), die von der Nippon Foundation mit einer Summe von 4 Millionen Pfund Sterling finanziert wird. Das Projekt nahm am 1. Februar 2025 seine Arbeit auf und ist bis zum 31. Januar 2028 befristet.

An der Initiative sind renommierte Institutionen wie die Boston University und die Northwestern University beteiligt. Führende Köpfe des Projekts sind unter anderem Professor Jeffrey Marlow und Professor Franz M. Geiger, die ihre Expertise in die Analyse der Daten einbringen.

Die globale Bedeutung der Forschung wird durch die Anerkennung der Zwischenstaatlichen Ozeanographischen Kommission der UNESCO unterstrichen. Das Projekt wurde offiziell in die UN-Dekade der Ozeanforschung für nachhaltige Entwicklung aufgenommen.

Die Clarion-Clipperton-Zone erstreckt sich über etwa 4700 Kilometer und beherbergt die weltweit größten Vorkommen an polymetallischen Knollen. Schätzungsweise 19,59 Milliarden Tonnen dieser Ressourcen lagern dort, reich an Nickel und Kobalt, die für moderne Batterietechnologien unverzichtbar sind.

Das Verständnis der DOP-Mechanismen ist entscheidend für die Bewertung ökologischer Risiken beim geplanten Tiefseebergbau. Ein historisches Experiment aus dem Jahr 1979 verdeutlichte bereits, dass mechanische Eingriffe am Meeresboden über Jahrzehnte hinweg sichtbare Spuren hinterlassen.

Sollten diese Knollen tatsächlich eine aktive Rolle bei der „Atmung“ des Ozeans spielen, wäre ihr ökologischer Wert weitaus höher als bisher angenommen. Zudem eröffnet die Entdeckung neue Perspektiven für die Astrobiologie: Sauerstoffentstehung ohne Licht erweitert die Möglichkeiten für Leben auf anderen Planeten und Monden erheblich.

Diese Forschung fügt der planetaren Dynamik eine völlig neue Ebene hinzu – das lichtlose Atmen der Tiefe. Der Ozean ist kein passives Reservoir mehr, sondern ein aktiver Akteur in der Chemie unseres Planeten, der Leben dort ermöglicht, wo wir bisher nur Dunkelheit und extremen Druck vermuteten.

Wenn Sauerstoff in der Finsternis geboren wird, verändert das nicht nur die Wissenschaft, sondern unser gesamtes Verständnis eines lebendigen Planeten.