Heißwasserbohrung auf dem Ekströmisen – dem Untergrund auf der Spur
Wie auch in der vergangenen Saison war ein Ziel der Sub-EIS-Obs-Kampagne, Proben vom Ozeanboden zu nehmen. Dazu wird die Technik der sogenannten „Heißwasserbohrung“ angewendet. Das Prinzip ist einfach: zunächst wird Schnee geschmolzen, dann das Wasser erhitzt und schließlich mit Hochdruckpumpen in einen langen Schlauch gepumpt, an dessen Ende sich eine sogenannte Lanze befindet (eine schwere Düse aus Messung). Diese gibt es in verschiedenen Größen und Ausführungen, je nach dem wie groß das Loch am Ende sein soll. Bei unserer ersten Lanze strömt das heiße Wasser direkt aus der Spitze und schmilzt so effektiv das Eis direkt vor der Lanze. Dadurch entsteht ein ca. 80 mm großes Loch, in das die Lanze nach und nach abgelassen wird, mit einer Geschwindigkeit von etwa 30 m pro Stunde. Insgesamt könnten wir mit unserem Schlauch, der sich auf einer großen Winde befindet, ca. 500 m Eis durchbohren.
Da wir uns auf einem Eisschelf befinden, befindet sich unter dem Eis der Ozean. Ist das Eis also durchbohrt, so besteht direkter Kontakt zum Meer. Je nach Höhe über dem Meeresspiegel stellt sich im Bohrloch auch der Wasserstand entsprechend ein, in unserem Fall in ca. 35 bis 40 m Tiefe bei einer Eisdicke um die 300 m.
Für unsere Geräte zur Probenahme benötigen wir ein Loch von ca. 30-40 cm Durchmesser, das für ca. einen Tag offen bleibt. Deshalb folgt auf die kleine Lanze noch weitere, bis wir nach drei bis vier Durchgängen das Loch der gewünschten Endgröße erhalten. Die Schwierigkeit: da wir mit flüssigem Wasser bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt arbeiten, darf das Heißwasserbohrsystem während des Behrens nur für sehr kurze Zeit, höchstes mehrere Minuten, abgeschaltet werden, da es sonst zum Einfrieren der Leitungen kommt. Das stellt eine besonderen Herausforderung an den Betrieb, da alle Arten von Wartungen und kleinen Reparaturen am laufenden System durchgeführt werden müssen. Jeder Bohrdurchgang mit einer bestimmen Lanze dauert zwischen 10 und 15 Stunden. Dementsprechend sind wir für ein Loch im Dauereinsatz für 3-4 Tage – d.h. intensiver Schichtbetrieb für mehrere Personen.
Am Ende sind zwar alle müde, aber dafür hat man auch das Ziel erreicht: eine Zugang zum Ozean unter dem Eisschelf, in welchem nun die Beprobung stattfinden kann!
Sub-EIS-Obs ist die Kurzform eines Projektes der deutschen D-ANDRILL (Antarctic Geological Drilling Program)-Gruppe: Hier werden Voruntersuchungen für geowissenschaftliche Tiefbohrungen unter dem Ekström Schelfeis (Sub Ekström Ice Shelf Observations) durchgeführt. Finanziert wird dieses Projekt zu 50 % von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR, Hannover) und zu 50 % vom Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI, Bremerhaven).
