Challengertief: Vescovo taucht auf 10.928 Meter und findet Plastik

Am 13. Mai 2019 hat das Team der Five Deeps Expedition in Dallas bekanntgegeben, dass der US-Amerikaner Victor Vescovo mit dem Tauchboot „Limiting Factor“ im Challengertief des Marianengrabens eine Tiefe von 10.928 Metern erreicht hat. Das sind 35.853 Fuß und nach Angaben der Expedition 16 Meter mehr als bei jedem bemannten Tauchgang zuvor. Vescovo war beim ersten Abstieg am 28. April allein an Bord, am 1. Mai tauchte er ein zweites Mal allein hinunter. Bis zum 5. Mai folgten zwei weitere Tauchgänge mit anderer Besatzung. Davor hatte in fast 60 Jahren überhaupt nur zweimal ein bemanntes Fahrzeug den Grund des Challengertiefs erreicht.

Neben dem Rekord hat vor allem ein Fund Aufsehen erregt: Am tiefsten Punkt der Ozeane lagen eine Plastiktüte und Verpackungen von Süßigkeiten. Für alle, die tauchen, ist das eine doppelte Nachricht: Die Technik reicht inzwischen bis ganz nach unten, und unser Müll liegt schon dort, wo kaum ein Mensch je gewesen ist. Hier geht es darum, was die Expedition gemeldet hat, wie sich die Tauchgänge von 1960 und 2012 unterscheiden und was der Druck dort unten mit unseren Tauchgängen auf 20 oder 40 Metern zu tun hat.

Vier Abstiege in acht Tagen sind der eigentliche Durchbruch

Die Pressemitteilung vom 13. Mai listet fünf Tauchgänge auf. Am 28. April tauchte Vescovo allein in das sogenannte Eastern Pool des Challengertiefs und erreichte 10.928 Meter. Am 1. Mai folgte der zweite Alleintauchgang auf 10.927 Meter. Am 3. Mai stiegen der Pilot Patrick Lahey und der Spezialist Jonathan Struwe ab, ebenfalls auf 10.927 Meter. Dieser Tauchgang diente der Zertifizierung durch die Klassifikationsgesellschaft DNV GL und der Bergung eines wissenschaftlichen Landers, der nach zweieinhalb Tagen wieder an die Oberfläche kam. Die Expedition nennt ihn die tiefste Bergung, die es auf See je gegeben hat. Am 5. Mai tauchten Lahey und der Konstrukteur des Boots, John Ramsay, zu einem wissenschaftlichen Tauchgang im Central Pool. Am 7. Mai schließlich fuhren Vescovo und der Chefwissenschaftler Alan Jamieson ins Sirena-Tief, ebenfalls im Marianengraben, auf 10.714 Meter.

Die Grundzeiten sind bemerkenswert: 248 Minuten beim ersten Tauchgang, 217 beim zweiten, 163, 184 und 176 Minuten bei den übrigen. Nach einem Bericht der Nachrichtenagentur AP dauerte der ganze Tauchgang fast zwölf Stunden: rund vier Stunden Abstieg, vier Stunden am Grund und etwa vier Stunden Aufstieg. Vescovo nahm sich dort nach eigener Aussage auf Rat von James Cameron 15 Minuten, nur um sich umzusehen.

Das Challengertief war für die Expedition der vierte von fünf Ozeanen. Laut dem Pressebereich von Five Deeps standen davor schon der Puerto-Rico-Graben im Atlantik mit 8.376 Metern, der Südliche Sandwichgraben im Südpolarmeer mit 7.433,6 Metern und der Javagraben im Indischen Ozean. Vescovo selbst hat gegenüber AP gesagt, er sei verblüfft gewesen, dass vier der fünf Ozeane noch nie am tiefsten Punkt besucht worden waren. Gefilmt wurde das Ganze für eine fünfteilige Dokumentation auf Discovery Channel, die Ende 2019 laufen soll.

Vescovo selbst hebt in der Mitteilung weniger die Tiefe hervor als die Wiederholbarkeit. Das Boot und sein Mutterschiff hätten die Meerestechnik auf ein neues Niveau gehoben, weil sie „schnell und wiederholt“ in diese Tiefe tauchen könnten. Trieste und Deepsea Challenger waren jeweils nur ein einziges Mal am Grund des Challengertiefs. Lahey formuliert das Ziel so: ein Tauchboot, das wiederholt jede Tiefe erreichen kann und dessen Sicherheit von unabhängiger Stelle bestätigt ist.

Plastik am tiefsten Punkt der Erde ist keine Randnotiz

Das Magazin Oceanographic berichtet am 14. Mai, dass am Meeresboden eine Plastiktüte und Süßigkeitenverpackungen gefunden wurden. Vescovo nannte es sehr enttäuschend, am tiefsten Punkt des Ozeans offensichtliche Verschmutzung durch Menschen zu sehen. Auch das Time Magazine meldet am selben Tag die Plastiktüte und die Verpackungen und ergänzt, dass die Wissenschaftler die gesammelten Tiere darauf untersuchen wollen, ob sie Plastik aufgenommen haben.

Die Expedition hat mit dem Boot und ihren Landern Videoaufnahmen gemacht und biologische Proben gesammelt. Nach der Pressemitteilung wurden mindestens drei bislang unbekannte Arten entdeckt, darunter ein Flohkrebs mit auffallend langen Gliedmaßen. In einigen Berichten ist von vier neuen Arten die Rede. Gesichert ist nach der Mitteilung der Expedition die Zahl von mindestens drei.

Wer regelmäßig taucht, kennt das Bild: Plastik im Seegras, Angelschnur am Riff, Tüten im Hafenbecken. Bisher wirkte die Tiefsee wie ein Ort, an den das nicht heranreicht. Die Fotos aus dem Challengertief zeigen etwas anderes. Was an der Oberfläche ins Wasser gelangt, sinkt irgendwann, und der tiefste Graben der Erde ist davon nicht ausgenommen. Das Time Magazine nennt dazu eine Größenordnung: Jedes Jahr gelangen acht Millionen Tonnen Plastik ins Meer.

1960, 2012, 2019 zeigen drei ganz verschiedene Tauchboote

Am 23. Januar 1960 erreichten der Ozeanograf Jacques Piccard und der Leutnant der US Navy Don Walsh mit dem Bathyscaph Trieste als Erste den Grund des Challengertiefs. Die beiden blieben rund 20 Minuten am Boden. Die Trieste wog nach Angaben des Deepsea-Challenge-Projekts 150 Tonnen, brauchte 4 Stunden und 48 Minuten für den Abstieg und 3 Stunden und 15 Minuten für den Aufstieg. Wissenschaftliche Geräte hatte sie nicht an Bord. Der Tauchgang sollte zeigen, dass so etwas überhaupt geht.

52 Jahre später, am 26. März 2012, tauchte der Regisseur James Cameron allein mit der Deepsea Challenger hinunter. Nach der damaligen Mitteilung von National Geographic war er rund drei Stunden am Grund. Sein Boot wog 11,8 Tonnen und trug unter anderem acht HD-Kameras, einen Greifarm und Probensammler. Auch Cameron kam nur ein einziges Mal hinunter.

Für die Tiefen nennt die Five-Deeps-Mitteilung 10.912 Meter für die Trieste und 10.908 Meter für Cameron. Der Unterschied zu Vescovos 10.928 Metern beträgt damit 16 und 20 Meter. Die Expedition gibt für ihre eigene Messung allerdings eine Unsicherheit von ±10,5 Metern an und nennt für die Trieste in einer Fußnote auch einen korrigierten Wert von rund 10.916 Metern. In der Tiefe sind das keine Welten, entscheidend ist der Unterschied bei der Technik. Die Limiting Factor ist nach Angaben von Triton ein zweisitziges Tauchboot mit einem kugelförmigen Druckkörper aus Titan, 90 Millimeter dick, mit 1,5 Metern Innendurchmesser, ohne Schweißnähte geschmiedet. Das Mutterschiff DSSV Pressure Drop hat das Einsatzgebiet vorher mit einem Fächerecholot vermessen, um die tiefsten Stellen genau zu finden.

Laut New Atlas hat Triton den Druckkörper am Krylov-Forschungszentrum in Sankt Petersburg mit 20.305 psi getestet, das entspricht 1.382 Atmosphären, und damit mit einer Sicherheitsreserve von mindestens 20 Prozent über dem, was im Einsatz auftritt. Das Magazin beziffert die Kosten des Systems mit Mutterschiff auf 48 Millionen US-Dollar und gibt eine Notversorgung für 96 Stunden an.

Rund 1.087 Atmosphären pressen auf jede Stelle des Boots

Die Rechnung dahinter ist dieselbe, die jeder im Open-Water-Kurs lernt. Die US-Ozeanbehörde NOAA gibt an, dass der Druck pro 10,06 Meter Wassertiefe um eine Atmosphäre steigt. An der Oberfläche liegt schon eine Atmosphäre Luftdruck an. Für 10.928 Meter ergibt das:

• 10.928 m geteilt durch 10,06 m = rund 1.086 Atmosphären Wasserdruck
• plus 1 Atmosphäre Luftdruck = rund 1.087 Atmosphären absolut
• umgerechnet (1 Atmosphäre = 1,013 bar) = rund 1.100 bar
• 1 bar entspricht etwa 1 Kilogramm Gewichtskraft pro Quadratzentimeter, also lastet gut eine Tonne auf jedem Quadratzentimeter

Der Wert passt zu dem, was New Atlas schon 2018 für das Boot angegeben hat: In der größten Tiefe herrschen mehr als 16.000 psi, also 1.089 Atmosphären. Auf die Titankugel übertragen: 1,5 Meter Innendurchmesser plus zweimal 90 Millimeter Wand ergeben 1,68 Meter Außendurchmesser und damit rund 8,9 Quadratmeter Oberfläche. Rechnet man mit gut einer Tonne pro Quadratzentimeter, drücken von allen Seiten zusammen rund 100.000 Tonnen auf die Kugel. Deshalb muss die Kugel so genau rund sein und so dick. Jede Schwachstelle wäre dort unten ein Totalausfall.

Der entscheidende Punkt: Innen herrscht normaler Luftdruck. Das American Museum of Natural History erklärt das Prinzip am Beispiel des Forschungstauchboots Alvin: Die dicken Wände halten im Inneren den Druck, den wir von Land kennen, also eine Atmosphäre. Genau dafür ist ein Druckkörper da. Die Menschen darin tauchen physiologisch gar nicht, sie sitzen in einer Kapsel mit Oberflächendruck. Kein Stickstoff sättigt ihr Gewebe, es gibt keine Dekompression und kein Sauerstoffproblem durch Druck.

Was ich als Sporttaucher daraus mitnehme

Ich finde es hilfreich, die Zahlen neben die eigenen Tauchgänge zu legen. Mit derselben NOAA-Faustregel stehen auf 10 Metern 2 Atmosphären an, auf 30 Metern 4, auf 40 Metern 5. PADI gibt 18 Meter als Grenze für den Open Water Diver an, 30 Meter für den Advanced Open Water Diver und 40 Meter als Grenze des Sporttauchens mit der Deep-Diver-Ausbildung. Am Grund des Challengertiefs ist der Druck also gut 200-mal so hoch wie an der tiefsten Stelle, die wir im Sporttauchen überhaupt anpeilen.

Warum wir mit Gerät nicht annähernd so tief kommen, zeigt der Sauerstoff. Luft enthält 21 Prozent Sauerstoff, darauf weist auch DAN in seinen Hinweisen zur Sauerstoffvergiftung hin. DAN empfiehlt Sporttauchern, den Sauerstoffpartialdruck auf 1,4 bar zu begrenzen, zwischen 1,4 und 1,6 bar liegt der „gelbe Bereich“, darüber der „rote“. Ich rechne das für Luft einmal durch: 1,4 geteilt durch 0,21 ergibt 6,7 bar Umgebungsdruck, also rund 57 Meter. Bei 1,6 bar sind es 7,6 bar Umgebungsdruck, also rund 66 Meter. Ab da wird Luft selbst zum Risiko. DAN nennt als Warnzeichen unter anderem Sehstörungen, Ohrgeräusche, Übelkeit und Muskelzucken und warnt ausdrücklich, dass ein Krampfanfall auch ohne Vorzeichen kommen kann. Die Gefahr ist dann, unter Wasser den Atemregler zu verlieren.

Dazu kommt die Dekompression. Den Rekord für den tiefsten Tauchgang mit Gerät hält laut Guinness World Records der Ägypter Ahmed Gabr mit 332,35 Metern im Roten Meer vor Dahab, getaucht am 18. September 2014. Hinunter brauchte er rund zwölf Minuten, zurück an die Oberfläche fast 15 Stunden. Das Challengertief liegt knapp 33-mal so tief wie dieser Rekord. Mit Gas im Körper ist das unerreichbar. Nur wer in einer Hülle mit einer Atmosphäre Innendruck sitzt, kommt dort hin und nach wenigen Stunden ohne Stopps wieder hoch.

Für mich ergibt das drei Lehren. Erstens: Die Druckrechnung aus dem Grundkurs ist kein Schulwissen, das man vergessen darf, sie gilt bis in die tiefste Stelle des Planeten. Wer auf 40 Metern plant, sollte die fünf Atmosphären vor Augen haben, gerade was Gasverbrauch und Partialdrücke angeht. Zweitens: Die Grenzen im Sporttauchen sind keine willkürlichen Zahlen, sie folgen aus Sauerstoff und Stickstoff. Drittens: Der Plastikfund aus dem Challengertief betrifft jeden, der taucht. Was wir an der Oberfläche ins Meer lassen, bleibt nicht dort, wo wir es sehen.

Häufige Fragen zu Vescovos Tauchgang ins Challengertief

Quellen und weiterführende Links

• Five Deeps Expedition: Pressemitteilung Challenger Deep, 13. Mai 2019 – Tiefen, Daten, Besatzungen und Grundzeiten aller fünf Tauchgänge, Vergleichstiefen Trieste und Cameron, neue Arten, Zitate Vescovo und Lahey
• Triton Submarines: Five Deeps Expedition Conquers Challenger Deep, 13. Mai 2019 – Rekordtiefe, Zeitraum der Tauchgänge, Bootstyp Triton 36000/2
• VOA / AP: Explorer Dives to Deepest Depths, Takes Time to Take it in, 13. Mai 2019 – rund zwölf Stunden Gesamtdauer, 15 Minuten Innehalten, Zitat zu den fünf Ozeanen
• Oceanographic: Deepest submarine dive reveals plastic debris at the ocean floor, 14. Mai 2019 – Plastiktüte und Süßigkeitenverpackungen, Zitat Vescovo
• Time: Plastic Bag Found at Deepest Point in Ocean, 14. Mai 2019 – Plastikfund, geplante Untersuchung der Tiere, acht Millionen Tonnen Plastik pro Jahr
• Five Deeps Expedition: Newsroom – vorherige Tauchgänge im Puerto-Rico-Graben, Südlichen Sandwichgraben und Javagraben
• New Atlas: Triton 36000/2 submersible, 17. Oktober 2018 – Titankugel 90 mm, 1,5 m Innendurchmesser, Drucktest 1.382 Atmosphären, Druck über 16.000 psi, Kosten, Notversorgung
• ScienceDaily / National Geographic: James Cameron makes first ever successful solo dive to Mariana Trench, 26. März 2012 – Datum und Grundzeit Cameron, Trieste am 23. Januar 1960 mit rund 20 Minuten am Grund
• Deepsea Challenge: Then and Now – Gewicht, Ab- und Aufstiegszeiten und Ausstattung von Trieste und Deepsea Challenger
• NOAA Ocean Service: How does pressure change with ocean depth? – eine Atmosphäre pro 10,06 Meter
• American Museum of Natural History: Pressure in the Deep Seas – Druckkörper hält innen eine Atmosphäre
• Divers Alert Network: Oxygen Toxicity – Grenzwerte 1,4 und 1,6 bar, Warnzeichen, Gefahr des Krampfanfalls
• Scuba Diving: Ask DAN – What Should I Know About Oxygen Toxicity? – Luft mit 21 Prozent Sauerstoff, Empfehlung 1,4 bar
• PADI: How Deep Can a Scuba Diver Go? – Tiefengrenzen 18, 30 und 40 Meter
• Guinness World Records: Ahmed Gabr breaks record for deepest scuba dive, September 2014 – 332,35 Meter, rund 12 Minuten Abstieg, fast 15 Stunden Aufstieg