Steinmaur/Kanada

«Es ist ein Multimillionen-Dollar-Projekt»

Die Steinmaurer Geophysikerin Anja Rutishauser, die auf einer arktischen Insel im Norden Kanadas, Salzwasserseen unter einer Eiskappe entdeckt hat, setzt die Erforschung dieser Weltsensation fort. Es handle sich um ein Projekt, das in die Millionen gehe.

Die DC-3 der Firma Kenn Borek Air Ltd. wird vor einem geophysikalischen Forschungsflug von Anja Rutishausers Team auf der arktischen Insel Devon aufgetankt. Die roten Radar-Antennen sind unter den Flügeln angebracht.

Die DC-3 der Firma Kenn Borek Air Ltd. wird vor einem geophysikalischen Forschungsflug von Anja Rutishausers Team auf der arktischen Insel Devon aufgetankt. Die roten Radar-Antennen sind unter den Flügeln angebracht. Bild: Tom Richter

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Anja Rutishauser hatte den Untergrund der 500 bis 750 Meter dicken Eiskappe auf der Insel Davon im hohen Norden von Kanada untersucht (der «ZU» berichtete). Die Radarmessungen ergaben, dass sich da unten zwei je 5 bis 7 Quadratkilometer grosse Seen befinden. Da das Wasser in einem flüssigen Zustand ist, muss es extrem salzhaltig sein. Rutishauser geht von einer Salzkonzentration aus, die vier bis fünf Mal höher ist als jene von Meerwasser. Es sind dies die weltweit ersten sogenannten hypersalinen Seen, die unter einer Eiskappe gefunden wurden. Diese Weltsensation könnte auch neue Erkenntnisse über Leben im All ermöglichen. Im folgenden Interview spricht die Steinmaurerin über ihre Entdeckung und wies nun weitergeht.

Wonach forschten Sie auf Devon Island, als Sie die beiden Salzseen unter der Eiskappe entdeckt haben?
Anja Rutishauser: Nun, ich habe definitiv nicht nach Seen unter dem Devon Ice Cap gesucht! Da die Temperatur unter dem Eis wesentlich tiefer als die Schmelztemperatur von Eis ist, hätten wir nicht erwartet, dort auf flüssiges Wasser zu stossen. Als Teil meiner Doktorarbeit untersuchte ich die Eis durchdringenden Radar-Messungen, um den Gletscheruntergrund zu charakterisieren, unter anderem auch die hydrologischen Eigenschaften. Allerdings haben wir angenommen, dass wir eventuell Wasser unter den Gletschern finden, welches vom Inneren der Eiskappe ins Meer fliesst, aber keinesfalls unter dem Zentrum der Eiskappe. Als die Auswertung der Radar-Daten typische Eigenschaften von Untergletscherseen aufzeigte, waren wir schon sehr erstaunt.

Wann war das?
Das erste Mal, als ich diese Radar Daten untersuchte und auf diese typischen Charaktere für Untergletscherseen gestossen bin, war im Frühling 2017. Das war sehr überraschend und ich konnte mir das am Anfang nicht erklären. Erst als meine Co-Autoren und ich die Möglichkeit von Salzwasser (anstatt Süsswasser) in Betracht zogen, und dafür dann auch geologische Hinweise fanden, hat sich das Puzzle langsam zusammengefügt.

Woraus schlossen Sie, dass es sich um Seen handeln musste, deren Wasser vier- bis fünfmal salziger sind als Meerwasser?
Mit Hilfe eines Modells konnten wir die Temperaturen unter dem Eis berechnen, welche tiefer als etwa minus 10 bis minus 12 Grad Celsius sind. Diese extrem tiefen Temperaturen sind weit unter der Schmelztemperatur und weisen darauf hin, dass Seen aus Salzwasser bestehen, wobei das Salz den Gefrierpunkt von Wasser reduziert, sodass diese Seen trotz der tiefen Temperaturen in flüssigem Zustand bleiben. Zudem fanden wir geologische Hinweise auf salzhaltige Gesteinsschichten unter dem Eis, welche die Quelle für das Salz im Wasser sein könnten.

Sie vermuten, in diesen sogenannten hypersalinen Seen könnte Leben in Form von Mikroben vorkommen. Ist dies angesichts des hohen Salzgehalts überhaupt möglich?
Ja, nicht nur Proben von Süsswasserseen tief unter Gletschereis, sondern auch von salzhaltigem Wasser unterhalb des Taylor-Gletschers in der Antarktis und salzigen Seen mit dauerhaften Eisdecken in der Antarktis haben gezeigt, dass mikrobielles Leben trotz diesen extrem kalten, dunklen und salzigen Bedingungen zu finden ist. Es ist also sehr gut möglich, dass auch die Seen unterhalb von Devon Ice Cap ein einzigartiges Ökosystem mit mikrobiellem Leben sein könnten.

«Natürlich wollen wir wissen, ob es in diesen Seen Leben gibt, und wie sich eventuelle Lebensformen entwickelt und an diese extremen Bedingungen angepasst haben.»Anja Rutishauser, Geophysikerin

Könnte aus solchen Mikroben höher entwickeltes Leben entstehen?
Leider bin ich kein Experte in Mikrobiologie, soviel ich aber weiss, hat man bis jetzt keine Hinweise auf höher entwickeltes Leben in Untergletscher-Gewässern gefunden.

Sie sagten, in der Eisschicht von «Europa», einem der Monde des Planeten Jupiter, könnten sich ebenfalls Salzseen befinden, die solche Mikroben enthalten. Woraus schliessen Sie das?
Man nimmt an, dass auf dem Mond Europa die drei Grundbausteine für Leben, wie wir es kennen, vorkommen: Flüssiges Wasser unter und in der Eisschicht, eine gewisse Kombination von Elementen wie Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor usw. und eine Energiequelle als Antrieb für das Leben. Diese drei Grundbausteine könnten sich im Ozean unter der Eisschicht, aber auch in Wasserlinsen mit erhöhter Salzkonzentration inmitten der Eisschicht, vermischen und dort ein Ökosystem für mikrobielles Leben formen.

Hinweise auf die Existenz von Salzwasserseen in Europas Eisschicht haben Forscher im Jahr 2011 bei der Untersuchung von sogenannten «Chaos Terrains» gefunden. Das sind unebene Landschaftsformationen in Europas Eiskruste. Modellsimulationen zeigten, dass diese «Chaos Terrains» und Europas Oberfläche sich wahrscheinlich nur durch darunter liegende flüssige Salzwasserlinsen und Seen in der Eiskruste formen können.

Es stellt sich immer die Frage nach dem Nutzen. Also: Welchen Nutzen hat Ihre Entdeckung für die Menschheit?
Diese Seen unter dem Devon Ice Cap sind nicht nur die ersten Untergletscherseen, die in der kanadischen Arktis gefunden worden sind, sie sind auch wegen ihrer Existenz bei diesen tiefen Temperaturen, wegen dem salzhaltigen Wasser und wegen den darunterliegenden geologischen Verhältnissen einzigartig! Ich denke, dass die unerwartete Entdeckung dieser Seen mehrere multidisziplinäre Auswirkungen hat: Einerseits könnte sie unsere Sichtweise verändern auf solche Wassersysteme unter Gletschern und Eisschildern, auf ihre Entstehung und ihrem möglichen Auftreten.

Anderseits sind diese Seen sehr interessant für die Astrobiologie, denn diese Seen könnten gute Analoge für potenzielle Lebensräume mit ähnlich extremen Bedingungen auf anderen Himmelskörpern sein. Die Erforschung der Devon-Seen könnte daher Rückschlüsse auf mögliche Lebensstrategien unter solch extremen Bedingungen auf der Erde, aber auch in ausserirdischen Lebensräumen wie auf dem Mond Europa ergeben.

Wie geht es nun konkret weiter mit Ihrer Entdeckung? Wie zu lesen war, wollen Sie mit Hilfe von Tiefenbohrungen den Seen Wasserproben entnehmen.
Ja, natürlich wollen wir wissen, ob es in diesen Seen Leben gibt, und wie sich eventuelle Lebensformen entwickelt und an diese extremen Bedingungen angepasst haben. Um eine solche Eisbohrung und anschliessende Entnahme von Wasserproben erfolgreich durchzuführen, braucht es aber mehr geophysikalische Messungen, Modellsimulationen und eine langjährige Planung.

Als ersten Schritt planen wir deshalb eine detaillierte geophysikalische Untersuchung über den Devon-Seen und in deren Umgebung im Mai 2018. Das Ziel dieser Messungen ist es, mehr Informationen über das Ausmass der Seen und deren hydrologischen und geologischen Kontext zu erfahren.

Wie wird das Projekt finanziert? Wieviel wird es kosten?
Alle Untersuchungen zusammengerechnet, inklusive der Anschaffung von Apparaturen für die sterilen Bohrungen und Probenentnahmen, der Durchführung der Bohrung und der Analyse von Proben, reden wir von einem Multimillionen Dollar teuren Projekt. Wir ziehen im Moment mehrere Möglichkeiten für eine Finanzierung in Betracht. Um die erste Phase, die geophysikalische Untersuchung im Mai 2018 und deren Daten-Auswertung zu finanzieren, arbeiten wir mit einer privaten kanadischen Stiftung, der W. Garfield Weston Foundation zusammen.

Welche Reaktionen haben Sie erhalten, nachdem Sie vergangene Woche Ihre Entdeckung im Magazin Science Advances publiziert haben. Wie haben die Medien reagiert?
Die Reaktionen waren vor allem «überrascht» und «interessiert», was mich natürlich sehr freut. Ich hätte natürlich nie gedacht, dass so viele Medien aus so vielen Ländern diese Entdeckung so weitläufig aufgreifen, aber es freut mich riesig, die Möglichkeit zu haben, unsere Forschung der Öffentlichkeit weltweit näher zu bringen.

Werden Sie in naher Zukunft in der Schweiz über Ihre Entdeckung und über das weiterführende Projekt referieren?
Sicherlich werde ich diese Entdeckung und unsere weitere Forschung und Resultate an Konferenzen präsentieren, ich habe aber zurzeit noch keine genauen Pläne dafür.

Sie stehen kurz vor dem Doktorat. Warum haben Sie sich für das Studium der Geophysik/Glaziologie entschieden?
Als ich in meinem Bachelor-Studium an der ETH Zürich einen Einführungskurs in Geophysik besuchte, war ich von Anfang an fasziniert von den Informationen, die man durch geophysikalische Messungen an der Erdoberfläche über den Untergrund erfahren kann. Als ich dann für meine Bachelor- und Master-Arbeiten Radar-Messungen auf Gletschern untersucht habe, war für mich klar, dass ich in künftig Gletscher und Eiskappen mit solchen geophysikalischen Messungen untersuchen möchte.

Nach meiner Doktorarbeit an der University of Alberta werde ich als Postdoc im Institut für Geophysik an der Universität von Texas weiterhin die Gletscher und Eiskappen der kanadischen Arktis, inklusive die Seen unter dem Devon Ice Cap, untersuchen.

Erstellt: 18.04.2018, 16:57 Uhr

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Anja Rutishauser ist in Steinmaur aufgewachsen und hat dort die Primarschule besucht. Nach der Matur an der Kantonsschule Bülach studierte sie an der ETH Zürich Geologie und Geophysik. In einem Zwischenjahr arbeitete Rutishauser während einiger Monate in einem Spital in Ghana.

Vor gut vier Jahren nahm die 30-Jährige ihre Studien an der Universität von Alberta in kanadischen Edmonton auf. Ihre Hobbys sind Sport im Allgemeinen sowie Schwimmen und Klettern im Besonderen. Seit einiger Zeit gehört nun auch Eishockey dazu. Dies vor allem deshalb, weil ihr kanadischer Lebenspartner, ebenfalls ein Geophysiker, diesen Sport betreibt.

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