Flächenmässig der grösste Anteil unseres Planeten liegt unter Wasser; rund 88 % der Fläche der Ozeane ist sogar völlig lichtlos. Diesen Bereich des Meeres, der etwa 200 m unter dem Meeresspiegel beginnt, nennt man die Tiefsee. Mehr als 60 % der gesamten Erdoberfläche ist von Wasser mit einer Tiefe von mehr als 1000 m bedeckt. Damit ist die Tiefsee sogar das grösste Ökosystem der Erde! Da diese Regionen nicht vom Sonnenlicht erreicht werden, ist Photosynthese hier nicht möglich. Doch die am Boden der Tiefsee lebenden Organismen haben zahlreiche Wege gefunden, die absinkenden Überreste von weiter oben lebenden Pflanzen und Tieren zu nutzen. Ausserdem hat man herausgefunden, dass es Mikroorganismen gibt, die aus den gelösten Mineralien um Unterwasservulkane herum Energie gewinnen können. Ganze Lebensgemeinschaften und Nahrungsketten beziehen in der Tiefsee also ihre Energie aus chemischen Reaktionen, die völlig ohne Sonnenlicht ablaufen.
Ein modernes Expeditionsschiff für die Tiefseeforschung: Das Mutterschiff „Pressure Drop“ (hier mit dem Tiefsee-Tauchboot „Limiting Factor“ am Bordkran) wurde in den 2010er-Jahren gebaut. Bild: Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
Dunkel, kalt und unter hohem Druck
Lange glaubte man allerdings, dass die Anzahl Lebewesen mit der Wassertiefe konstant abnimmt und das Meer spätestens ab einer Tiefe von 600 m völlig frei von lebenden Organismen sei. Erst Mitte des 19. Jahrhunderts wurde diese Theorie widerlegt, als man zuvor am Meeresgrund verlegte Telegrafenkabel wieder einzog und überrascht bemerkte, dass sich darauf Exemplare verschiedener Tierarten befanden. Für den Menschen waren solche Tauchtiefen jedoch weiterhin unerreichbar.
Nicht nur ist es in der Tiefsee vollkommen dunkel und kalt, nämlich konstant zwischen –1 und 4°C; der Druck des Wassers ist auch enorm. In 10‘000 m Tiefe herrscht ein Druck von etwa 1000 bar, also tausendmal höher als an Land. Militärische U-Boote, die seit dem 19. Jahrhundert entwickelt und erprobt wurden, sind auch heute normalerweise „nur“ für Tiefen von einigen Hundert Metern ausgelegt. Für Forscher und Abenteurer, die Rekorde erreichen und zum tiefsten Punkt des Meeresgrundes vorstossen wollten, eigneten sie sich nicht.
Das Bathyscaph „Trieste“. In der runden, druckfesten Tauchkugel ist Platz für zwei Besatzungsmitglieder; der grosse Auftriebskörper enthält Benzin sowie Eisenballast-Tanks zur Regulierung des Auftriebs. Benzin wurde eingesetzt, da es leichter ist als Wasser und der Tank dank dem Gegendruck durch das flüssige Benzin in der Tiefe nicht zusammengedrückt wird. Bild: Wikimedia Commons
Mit „Ballontechnologie“ zum Meeresgrund
Zwei dieser Forscher waren der Schweizer Auguste Piccard und sein Sohn Jacques. Die erste bemannte Tauchkapsel, die in die tiefsten Tiefen des Pazifischen Ozeans hinabsank, wurde nämlich nicht etwa von einem Schiffsingenieur entworfen: Es war der Astrophysiker Auguste Piccard, der sich zuerst für die Erforschung der Stratosphäre mit bemannten Ballonen interessierte und dann erkannte, dass sich das Prinzip der von ihm entwickelten Druckkapseln auch für die Erforschung der Tiefsee einsetzen liess!
Im Jahr 1960 war es schliesslich so weit: In einem sogenannten Bathyscaph (bathys ist griechisch für „tief“ und skaphos für „Schiff“) mit dem Namen „Trieste“ tauchten Jacques Piccard und der amerikanische Marineleutnant Don Walsh bis auf den Grund des Marianengrabens in die tiefst gelegene Region der ganzen Erde. Ein Bathyscaph wird ähnlich gesteuert wie ein Ballon, das Sinken und Auftauchen wird nämlich durch Aufnahme bzw. Abwerfen von Ballast ausgelöst – ein Prinzip, mit dem der Ballonkonstrukteur Piccard Senior bestens vertraut war! Ebenfalls vergleichbar mit einem Ballon ist das Bathyscaph in Bezug auf die Tatsache, dass es horizontal schlecht manövrieren kann, weil es keinen Vorwärts-Antrieb besitzt. Es ist deshalb auf ein Mutterschiff angewiesen, von dem es ins Tauchgebiet geschleppt oder transportiert wird. Nach knapp fünf Stunden Sinkzeit erreichte die Trieste den Boden des Challengertiefs, wo Piccard und Walsh 20 Minuten in einer gemessenen Tiefe von 10‘916 m unter dem Meeresspiegel verbrachten. Für den anschliessenden Auftauchvorgang benötigten sie gut drei Stunden.
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Mehr als 50 Jahre nach dem Rekordtauchgang der „Trieste“ erreichte Victor Vescovo mit dem Tiefsee-U-Boot „Limiting Factor“ bei 10‘928 m einen noch tieferen Punkt im Marianengraben. Bild: Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
In die Tiefe und ins All
Dieser Tiefenrekord sorgte weltweit für Aufsehen – und war danach auch ebenso schnell wieder vergessen. Nachdem einer der tiefsten Punkte des Ozeans erreicht worden war, verlor man das Interesse an weiteren kostspieligen Expeditionen in die Tiefsee, denn es lockten andere Rekorde: Nur ein Jahr später reiste der erste Kosmonaut in den Weltraum, und der Wettlauf zum Mond begann.
Der Grund der Tiefsee wurde in den kommenden Jahrzehnten vor allem mit Hilfe von Tauchrobotern weiter erforscht. Erst 50 Jahre später bemühten sich wieder mehrere Forschungsgruppen darum, ein bemanntes Boot ins Challengertief hinab zu schicken. Der Filmemacher James Cameron war schliesslich im Jahr 2012 der dritte Mensch, der mit dem Tiefsee-U-Boot „Deepsea Challenger“ dorthin tauchte – während inzwischen bereits 12 Menschen den Mond betreten hatten. Weitere Expeditionen in den 2010er-Jahren mit dem U-Boot „Limiting Factor“ führten zu den tiefsten Stellen aller fünf Weltmeere.
Die Ursprünge des Bathyscaphs
Der 1884 geborene Auguste Piccard, Entwickler des Bathyscaphs, hatte an der ETH Maschineningenieurwesen und wenige Jahre nach seiner Promotion eine Professur für Experimentalphysik in Brüssel erhalten. Er war ein Freund Albert Einsteins, interessierte sich für Atomphysik und forschte über die kosmische Höhenstrahlung in der oberen Atmosphäre. In dieser von ihm konstruierten Kugelgondel stieg er 1931 bis in die Stratosphäre auf, um dort Messungen durchzuführen.
Fun Fact: Der Comiczeichner Hergé hatte als Schüler in Brüssel Professor Piccard kennengelernt und wurde durch ihn zur Figur „Professor Bienlein“ inspiriert, die in der Comicserie „Tim und Struppi“ auftritt!
Bild: Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 DE