Methanhydrat (auch Methanclathrat oder Clathrathydrat (von lateinisch clatratus ‚vergittert‘), Methaneis oder brennbares Eis genannt) ist eine natürlich vorkommende, eisartige Substanz. Es ist aus Wassermolekülen aufgebaut, die über Wasserstoffbrückenbindungen eine Käfigstruktur bilden, in denen Methanmoleküle eingeschlossen sind. Das eingeschlossene Methan stammt zum Teil aus geologischen Prozessen, vorwiegend jedoch aus der mikrobiellen Methanogenese. Als eine hochkonzentrierte Form von Methan, die große Mengen Kohlenstoff bindet, ist Methanhydrat eine bedeutende Komponente des globalen Kohlenstoffzyklus.

Der französische Physiker und Chemiker Paul Villard untersuchte gegen Ende des 19. Jahrhunderts die Synthese des Methanhydrats und dessen physikalisch-chemischen Eigenschaften. Es galt zunächst als Laborkuriosität, bis es in den 1930er Jahren als Ursache für die Verstopfung von Erdgaspipelines identifiziert wurde. In den 1960er Jahren wurde Methanhydrat erstmals in der Natur entdeckt. Es findet sich weltweit im Sediment entlang der Kontinentalränder, an Schelfen der Polargebiete, in der Tiefsee sowie innerhalb und unterhalb von Permafrostgebieten.

Obwohl der genaue Umfang der Vorkommen unbekannt ist, stellt Methanhydrat, das die höchste Energiedichte aller natürlich vorkommenden Formen von Methan hat, vermutlich eines der größten ungenutzten Energiereservoirs auf der Erde dar. Die Schätzungen über den Umfang der Vorkommen variieren beträchtlich, die Menge an gebundenem Kohlenstoff übersteigt jedoch möglicherweise die Summe aller anderen fossilen Brennstoffe. Die denkbaren technischen Anwendungen für Methanhydrat sind vielfältig. Sie beinhalten unter anderem die Gastrennung, die Wasserentsalzung und die Weltraumforschung.

Der Einfluss von Methanhydrat auf die Natur ist vielfältig. Es wird vermutet, dass Methanhydrat als Quelle für atmosphärisches Methan das erdgeschichtliche Klima beeinflusste. Ein Zerfall des Methanhydrats könnte das Treibhausgas Methan in enormem Ausmaß freisetzen und damit den vom Menschen verursachten Klimawandel beschleunigen. Als Teil der Meeressedimente stabilisiert es diese, die Rolle des Zerfalls von Methanhydrats bei unterseeischen Bergstürzen und Hangrutschen ist nicht abschließend geklärt. Methanhydratfelder am Grund des Golfs von Mexiko dienen als Habitat für Eiswürmer. Deren mutmaßliche Nahrungsquelle sind Bakterien, die auf dem Methanhydrat leben und sich von ihm ernähren.

Das mögliche Vorkommen von Methanhydrat auf dem Mars, Pluto, den Monden von Saturn und Jupiter, transneptunischen Objekten, Kometen und Asteroiden ist Gegenstand mannigfaltiger wissenschaftlicher Untersuchungen. Methanhydrat bildet möglicherweise die Quelle für die Methanatmosphäre des Titan. Vermutete Methanhydratvorkommen auf dem Mars könnten bedeutend für die Marskolonisation sein.

Methanhydrat gehört zur Gruppe der Einschlussverbindungen. Dies sind chemische Substanzen, bei denen eine Wirtskomponente einen Hohlraum in Form von Tunneln, Kanälen oder Schichten ausbildet, in dem andere Atome oder Moleküle als Gastkomponente eingelagert sind. Eine Untergruppe der Einschlussverbindungen sind die Clathrate oder Käfigverbindungen. Die IUPAC definiert Clathrate als „Einschlussverbindungen, bei denen sich das Gastmolekül in einem Käfig befindet, der durch das Wirtsmolekül oder durch ein Gitter von Wirtsmolekülen gebildet wird.“ (IUPAC: Gold Book^[1]) Es gibt keine kovalente oder ionische Bindung zwischen Gast und Wirt, die Anziehungskraft ist auf die Van-der-Waals-Kräfte zurückzuführen.^[2]

Gashydrate oder Clathrathydrate, oft nur Hydrate genannt, sind nichtstöchiometrische Verbindungen, in denen Wassermoleküle die Wirtskäfige bilden, in deren Hohlräumen kleine Gastatome oder -moleküle eingeschlossen sind. Handelt es sich bei dem eingeschlossenen Molekül um Methan, wird das Gashydrat als Methanhydrat bezeichnet.

Methanhydrat liegt in drei verschiedenen Strukturen vor, die Methanhydrat I, II und H genannt werden. Die Struktur I ist die häufigste Form des natürlich vorkommenden Methanhydrats. Die Wirtskäfige werden mit der Notation A^B beschrieben, wobei A die Anzahl der Seiten pro Käfigfläche und B die Anzahl der Flächentypen ist, aus denen ein bestimmter Käfig besteht.^[3] Im Methanhydrat I bilden Wassermoleküle pentagondodekaedrische Käfige, die aus 12 fünfeckigen Flächen mit gemeinsamen Kanten bestehen und die als 5¹²-Käfige bezeichnet werden sowie etwas größere Käfige, die aus sechseckigen und fünfeckigen Flächen bestehen und als 5¹²6²-Käfige bezeichnet werden.^[4] Das Verhältnis der 5¹²-Käfigen zu den 5¹²6²-Käfigen beträgt etwa 1 : 3. Im Methanhydrat II bilden die Wassermoleküle 5¹²- und 5¹²6⁴-Käfige. Diese Struktur, Hexakaidekaeder genannt, wird durch Gastmoleküle gebildet, die größer als Methan sind.

Die erste Entdeckung eines Clathrathydrate geht auf Joseph Priestley zurück, der 1778 die Bildung von Kristallen beobachtete, als er Schwefeldioxid durch Wasser bei etwa 0 °C leitete. Er erkannte allerdings nicht die Natur seiner Entdeckung. Humphry Davy bemerkte 1810 ein ähnliches Phänomen, als er mit Chlor versetztes Wasser auf 9 °C abkühlte.^[5] Michael Faraday bestimmte die chemische Zusammensetzung des Hydrats mit einem Mol Chlor auf zehn Mole Wasser, wobei die tatsächliche Zusammensetzung näher bei einem Mol Chlor auf acht Molen Wasser liegt. In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts widmeten sich weitere Chemiker der Untersuchung der Gashydrate. So synthetisierte der Chemiker Carl Löwig 1829 das Bromhydrat und Friedrich Wöhler entdeckte 1840 das Hydrat des Schwefelwasserstoffs.^[6]

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurden weitere Gashydrate dargestellt. Die erste Synthese des Kohlenstoffdioxidhydrats gelang Zygmunt Wróblewski 1882. Um 1884 untersuchte Bakhuis Roozeboom weitere Hydrate, unter anderem das bereits von Priestley beschrieben Hydrat des Schwefeldioxid.^[7]

Ab 1888 untersuchte Paul Villard die Hydrate der Kohlenwasserstoffe. Er entdeckte in diesem Jahr das Methanhydrat, die Hydrate von Ethan, Ethen, Ethin, und Distickstoffmonoxid sowie 1890 das Hydrat des Propans. Methanhydrat wird bei niedrigen Temperaturen unter Druck mit einem Überschuss des Gases hergestellt, überschüssiges Methan wird durch Druckentlastung entfernt. In Zusammenarbeit mit Villard synthetisierte Robert Hippolyte de Forcrand die Hydrate des Chlormethans, sowie gemischte Gashydrate. Die Darstellung der Hydrate von Inertgase wie Argon gelang ihm 1896, von Krypton 1923, und Xenon 1925.^[5] Weiterhin wurde die Existenz von Doppelhydraten, die Moleküle von zwei hydratbildenden Substanzen enthalten, entdeckt. Obwohl sich weitere Wissenschaftler der Untersuchung der Hydrate zuwandten und ihre Eigenschaften und chemische Zusammensetzung untersuchten, erlangte das Gebiet der Hydratforschung zunächst nur rein akademisches Interesse.

Dies änderte sich in den 1930er Jahren, als die Erdgasförderung und der -transport unter hohem Druck ökonomische Bedeutung erlangte. In bestimmten Abschnitten von Erdgaspipelines nahm durch den Joule-Thomson-Effekt die Temperatur stark ab. Es wurde 1934 nachgewiesen, dass Methan mit dem im Erdgasstrom vorhandenen Wasser Methanhydrat bildete, das die Pipelines verstopfte.^[8] Methanhydratpfropfen in Gaspipelines waren für die Erdgasindustrie problematisch und verursachten wirtschaftliche Verluste und Umweltrisiken. Die damit verbundenen Probleme und Unfälle führten zu vielfältigen Forschungsaktivitäten mit dem Ziel, die Bildung von Methanhydrat beim Umgang mit Erdgas und Erdöl zu verhindern. Es beinhaltet unter anderem die Erforschung von Additiven, welche die Methanhydratbildung hemmen, die Untersuchung seiner thermodynamischen Stabilitätsgrenzen sowie die Kinetik der Bildung und Auflösung.^[6]

Bereits Mitte der 1930er Jahre wurde vermutet, dass Methanhydrat eine Clathratverbindung ist. Dies wurde in den 1940er und 1950er Jahren bestätigt, als erste Untersuchungen bezüglich der Kristallstruktur von Clathratstrukturen durchgeführt und die Strukturen I und II identifiziert wurden.^[9][10] Ebenso wurde entdeckt, dass Mischhydrate stabiler sein können und einen um 10 bis 15 °C erhöhten Schmelzpunkt haben können.^[11] In den 1940er Jahren wurde erstmals über Methanhydratvorkommen in der Permafrostzone Kanadas spekuliert. Die Vermutungen konnten aber nicht durch Funde bestätigt werden.

Yuri Makogon entdeckte Anfang der 1960er Jahre, dass Methanhydrat auch natürlich in Sedimenten vorkommt. In Sibirien wurde Ende der 1960er Jahre am Oberlauf des Messojacha eine Bohrung niedergebracht, die im oberen Teil eines Erdgasfelds erstmals auf eine Lagerstätte von Methanhydrat stieß. Es war die erste Bestätigung für das Vorhandensein von natürlichen Methanhydratvorkommen.^[6] Zu Beginn der 1970er Jahre wurde Methanhydrat in Alaska und im Mackenzie-Delta nachgewiesen.^[12]

Damit wandelte sich Methanhydrat von einer Laborkuriosität und lästigen Begleiterscheinung des Erdgastransports zu einer möglichen Energiequelle, die Funde lösten eine neue Welle der Methanhydratforschung aus. Von Interesse waren die Untersuchung der geologischen und chemischen Parameter, die das Vorkommen und die Stabilität von Methanhydrat in der Natur steuern sowie die Abschätzung des Methanvolumens in den verschiedenen Methanhydratvorkommen. Zu dieser Zeit begannen auch erste Untersuchungen des Abbauverhaltens.^[13]

Im April 2010 kam es auf der Deepwater Horizon, einer Bohrplattform für die Erdölexploration im Golf von Mexiko, zu einer Explosion. In der Folge traten etwa 550 bis 800 Millionen Liter Erdöl sowie etwa 147.000 Tonnen Methan ins Meer aus, was zur Ölpest im Golf von Mexiko führte, der schwersten Umweltkatastrophe dieser Art in der Geschichte.^[14] Nach der Explosion platzierte BP eine etwa 125 Tonnen schwere Kuppel über dem größten Leck des Bohrlochs. In der Kuppel sollte sich das austretende Erdöl sammeln und über eine Leitung zu einem Lagerbehälter an der Oberfläche geleitet werden. Austretendes Methan bildete jedoch unter den herrschenden Temperaturen und Drücken mit dem Meerwasser Methanhydrat, das die abführende Leitung verstopfte und so den Abfluss behinderte.^[15]

Möglicherweise war Methanhydrat ein Faktor, der zur Entstehung der Katastrophe beigetragen hat. Die Bohrung könnte auf Methanhydrat in Sediment gestoßen sein, das durch einen Druckabfall oder eine Erwärmung zerfallen konnte. Das Methan konnte eventuell durch einen Defekt in das Bohrloch eindringen und zu einem hohen Druck im Bohrloch beigetragen haben, der schließlich zum Blowout führte, bei dem die Plattform in Brand geriet.^[16]

Große Vorkommen neben denen in Ozeanen befinden sich im Eisschild Grönlands und in der Antarktis sowie in den Permafrostböden. Erste Schätzungen hinsichtlich des Volumens und der Verteilung submariner Methanhydratvorkommen stammen aus den 1970er Jahren und basierten auf der Annahme, dass sie ab einer Wassertiefe über 500 Metern fast im gesamten Ozean vorkommen. Eine Abschätzung in den 1990er Jahren aufgrund von seismischen Studien kam zu dem Ergebnis, dass etwa 11.000 Gigatonnen Kohlenstoff im Methanhydrat gebunden sei.^[17]

Neuere Schätzungen, die auf neueren Forschungstätigkeiten beruhen, gehen von einer Menge zwischen 500 bis 2500 Gigatonnen im Methanhydrat gebundenen Kohlenstoffs aus, während der gesamte organisch gebundene Kohlenstoff ohne Methanhydrat bei etwa 9000 Gigatonnen liegt.^[18] Die bei weitem größten Vorkommen befinden sich in der Tiefsee und sind mikrobiologischen Ursprungs, außer in thermogenen Becken wie dem Golf von Mexiko.

Die gesamten Vorkommen der Tiefsee werden auf etwa 1700 Gigatonnen Kohlenstoff geschätzt und repräsentieren mehr als 95 % aller Methanhydratvorkommen, wobei die antarktischen Vorkommen ausgenommen sind. Über die Größe der antarktischen Vorkommen ist wenig bekannt, die Schätzungen liegen zwischen 80 und 400 Gigatonnen Kohlenstoff. Die Vorkommen an den oberen Kontinentalhängen werden auf 63 Gigatonnen geschätzt und stellen etwa 3,5 % der Methanhydratvorkommen. Die Vorkommen in Permafrostböden an Land und in überschwemmten Permafrostgebieten umfassen etwa 20 Gigatonnen und stellen etwa 1,1 % der Methanhydratvorkommen dar.^[19]

Marine Methanhydrate kommen in Kontinentalhängen, Inselhängen, ozeanischen Anstiegen und Tiefwasserzonen im Landesinneren sowie in Randmeeren vor. Bei geeigneten Voraussetzungen, also niedrigen Temperaturen, höheren Drücken und genügen verfügbarem Methan ist die Bildung und Ansammlung von Methanhydrat wahrscheinlich. Die Stabilitätszone von Methanhydrat wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Salz im Meerwasser führt zu einer Verkleinerung der Stabilitätszone, da mit steigendem Salzgehalt niedrigere Temperaturen und höhere Drücke notwendig werden. Längerkettige Kohlenwasserstoffe in gemischten Hydraten haben eine entgegengesetzte Wirkung und können die Stabilitätszone erheblich ausdehnen.^[20]

Methanhydrat ist unter Normbedingungen mit einer Dichte 900 Kilogramm pro Kubikmeter leichter als Wasser. Aufgrund des gegenüber Wasser etwa 4,5-fach höheren Kompressionsmoduls von Methanhydrat bleibt dieser Auftrieb auch in jeder Meerestiefe erhalten und vergrößert sich mit zunehmender Tiefe geringfügig. Damit Methanhydrat entgegen seinem Auftrieb in Wasser am Meeresboden liegen bleibt, benötigt es die haftende Vermengung mit schwererem Material, etwa Sand oder Gestein in ausreichendem Verhältnis. Methanhydrat kommt typischerweise daher auch in der Tiefe des Seebodens vor, wo es Poren ausfüllt und die Tendenz hat, nach oben zu steigen. Das Sediment wird durch die Bildung von Methanhydrat möglicherweise stabilisiert.

1996 hat das deutsche Forschungsschiff „Sonne“ bei einer Forschungsfahrt unter Leitung des Kieler IFM-GEOMAR Instituts circa 100 km westlich von Oregon erstmals große Methanhydratvorkommen entdeckt. An der Subduktionszone vor Oregon wird durch Plattentektonik die ozeanische Juan-de-Fuca-Platte unter die kontinentale Nordamerikanischen Platte subduziert. Dabei wird das subduzierte Sediment in größeren Tiefen ausgepresst und Porenwasser mit hohem Methangehalt wird nach oben transportiert. In der Nähe der Sedimentoberfläche kommt dieses gelöste Methan durch Abkühlung in das Stabilitätsfeld von Methanhydrat, und es bildet sich Methanhydrat im Sediment beziehungsweise an der Sedimentoberfläche. Durch diesen Prozess wird das meiste aufsteigende Methan im Sediment gebunden und nahe der Sedimentoberfläche abgelagert. An der Sedimentoberfläche können die Stellen, an denen dieses Porenwasser das Sediment verlässt (Cold Seep), am Auftreten von Bakterienmatten sowie großer Muschel- und Wurmkolonien erkannt werden. Diese Fauna nutzt das restliche im aufsteigenden Wasser vorhandene Methan und Schwefelwasserstoff, um daraus mit Hilfe spezieller methan- beziehungsweise sulfidoxidierender Bakterien Energie als Lebensgrundlage zu gewinnen, unabhängig von Licht, das im Gegensatz dazu in belichteten Lebensräumen mittels Photosynthese die primäre Energiequelle von Lebensgemeinschaften darstellt.

Der geringe Anteil an ¹³C legt eine mikrobielle Entstehung nahe. Organische Stoffe in Meeressedimenten können von Mikroorganismen unter anaeroben Bedingungen unter anderem zu Methan umgesetzt werden, das mit dem umgebenden Wasser Methanhydrat bildet. Gerald Dickens, Paläogeologe an der Rice University in Houston, nimmt an, dass im Paläozän vor rund 55 Millionen Jahren, als die Temperaturen vier bis fünf Grad höher waren als heute, im Meer große Mengen organischer Stoffe gebildet wurden. Diese Stoffe waren vermutlich Ausgangsstoffe der Bildung von Methanhydrat.

Japan untersucht die Sande des Nankai-Grabens, die etwa 20 Prozent Gashydrat enthalten. Erstmals birgt Japan 2013 Methanhydrat aus 1000 Meter Tiefe, 330 Meter unter dem Meeresboden 80 Kilometer vor der Küste aus der Tiefsee.

An den Kontinentalhängen und den Rändern von Binnenmeeren und -seen ist die Planktonbildung hoch. Durch Sedimentation des organischen Materials bietet den Methan-produzierenden Mikroben die Grundlage für die Produktion von großen Methanmengen. Methanhydrat findet sich daher an allen Kontinentalhängen sowie im Schwarzen Meer oder im Kaspischen Meer. 1997 wurde der erste Nachweis von Methanhydrat in den Sedimenten des russischen Baikalsees erbracht. Im Zuge des „Baikal-Drilling“-Projektes wurde in dem Sedimentkern BDP-97 das Hydrat nachgewiesen.^[22]

Die Ostsibirische See ist ein flaches Schelfmeer, das durch die Überflutung Nordostsibiriens während der Anstieges des globalen Meeresspiegels im frühen Nacheiszeitalter entstand. Der unterseeische Permafrost der Ostsibirischen See enthält wahrscheinlich bedeutende, aber wenig erforschte Vorkommen von Methan. Diese können als Methanhydrat im oder unter dem unterseeischen Permafrost vorliegen oder als thermogenes Gas.^[19]

Das im Permafrost vorhandene, als Methanhydrat gebundenes Methan am North Slope, einer Region im US-Bundesstaat Alaska, wird auf 16,7 Billionen Kubikmeter geschätzt.^[23] Damit übersteigt die Menge des in Methanhydrat gebundenen Methans die Ressourcen von konventionell förderbarem Gas im North Slope bei weitem.

Auf der Grundlage neuer Berechnungen nehmen Forscher an, dass sich unter der Eisschicht der Antarktis etwa 4 Milliarden Tonnen Methanhydrat befinden.^[24]

Basierend auf den Daten von Voyager 2 wird vermutet, dass die Monde des Uranus etwa 7 % Methanhydrat enthalten.^[25]

Seit 2004 wurden bei verschiedenen Missionen, etwa durch Marsrover Curiosity und Beobachtungsstudien Spuren von Methan om der Marsatmosphäre im Bereich von 60 parts per billion by volume (ppbv) bis an die Nachweisgrenze festgestellt. Die Quelle von Methan auf dem Mars und die Erklärung für die Abweichungen in den beobachteten Methankonzentrationen sind bislang unbekannt.

Als kondensierte Phasen auf der Marsoberfläche wurden bislang festes Kohlendioxid und Wassereis beobachtet. Dennoch könnten Methanhydrat oder gemischte Clathrathydrate im Untergrund vorhanden sein und eine mögliche Quelle für atmosphärisches Methan darstellen.^[27]

Die thermodynamischen Bedingungen erlauben die Existenz gemischter Clathrathydrate, deren Zusammensetzung der Marsatmosphäre mit Kohlenstoffdioxid, Stickstoff, Argon und Methan entspricht.^[28] Mit Methan angereicherte Clathrathydrate im Untergrund des Mars können jedoch nur dann stabil sein, wenn eine primitive Methan-reiche Atmosphäre existiert hat oder eine Quelle von Methan vorhanden war oder noch ist.

Die Atmosphäre von Titan, dem größten Saturnmond, besteht zu etwa 94,2 % aus Stickstoff, zu 5,65 % aus Methan und etwa 0,099 % aus Wasserstoff. Die Sonde Voyager 1 lieferte im November 1980 die ersten detaillierten Beobachtungen der Titanatmosphäre und zeigte, dass die Temperatur bei etwa 95 Kelvin liegt und dass der Oberflächendruck 1,5 bar beträgt.^[30]

Die Cassini-Huygens-Sonde lieferte ab Juli 2004 nach dem Eintritt in die Umlaufbahn eine Fülle von Informationen über den Titan. Die Sonde Huygens landete im Januar 2005 auf dem Titan und sendete Informationen über den Aufbau der Atmosphäre und der Oberfläche des Mondes. Neben Ethan wurden dabei komplexere organische Moleküle nachgewiesen.^[31]

Die dichte Atmosphäre wird durch den Treibhauseffekt des Methans aufrechterhalten. Ohne diesen Treibhauseffekt könnte die atmosphärische Temperatur unter den Siedepunkt des Stickstoffs sinken und ein Großteil der Stickstoffatmosphäre würde sich verflüssigen. Photochemische Prozesse wandeln Methan jedoch irreversibel in einem Zeitraum von etwa 10 bis 100 Millionen Jahren in höhere Kohlenwasserstoffe wie Ethan um, das sich verflüssigt und in Ethanseen ablagert. Als plausible Quelle, die den Methangehalt in der Atmosphäre erneuern könnte, wird eine Schicht aus Methanhydrat unter der Oberfläche postuliert. Möglicherweise waren die Temperaturen bei der Bildung des Saturnmonde so tief, dass Methan in Form von Methanhydrat in beträchtlichen Mengen in Titan eingebaut wurde.^[32] Obwohl die thermodynamischen Voraussetzungen gegeben sind und es viele Indizien für das Vorkommen von Methanhydrat auf dem Titan gibt, gelang ein direkter Nachweis bislang nicht.

Mittels eines Ionen-Neutral-Massenspektrometers an Bord der Cassini-Sonde konnte in den Wasserdampffahnen neben Kohlenstoffdioxid und Ammoniak auch Methan und höhere organische Verbindungen nachweisen. Es wird angenommen, dass es einen internen subglazialen Ozean gibt, in dem sich unter den dort herrschenden Bedingungen Methanhydrat bildet. Dieses zerfällt in der Spalte, die den Ozean mit der Oberfläche verbindet und setzt dabei Methan frei. An der Oberseite des Ozeans könnte Methanhydrat und andere Gashydrate eine Schicht an der Grenzfläche zwischen Eis und Ozean bilden.^[33]

Das Methan im Methanhydrat stammt aus biologischen oder thermogenen Quellen sowie aus der Serpentinisierung von Olivin. Der überwiegende Teil des Methans stammt aus der Methanogenese. Dies ist die Bildung von Methan durch Mikroben aus der Domäne der Archaeen oder Urbakterien, bei denen die Produktion von Methan eine weit verbreitete Form des Stoffwechsels ist. In einer anoxischen Umgebungen es der letzte Schritt bei der Zersetzung von Biomasse.

Thermogenes Methan entsteht durch thermokatalytischen Abbau komplexer organischer Moleküle. Es kann durch direktes Cracken von organischem Kerogen oder aus Erdöl erzeugt werden. Thermogene Methanquellen enthalten oft andere leichte Kohlenstoffverbindungen wie Ethan und Propan, die ebenfalls Gashydrate bilden. Die gemischten Gashydrate weichen in ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften von denen des reinen Methanhydrats ab.

Die Serpentinisierung von Olivin mit Wasser läuft unter Bildung von Magnetit und Wasserstoff ab. Der freiwerdende Wasserstoff kann mit Kohlenstoffdioxid zu Methan und Wasser weiterreagieren. Methan aus den verschiedenen Quellen kann anhand der Delta-C-13-Methode (δ13C) unterschieden werden. Dabei ist δ13C als das Isotopenverhältnis der stabilen Kohlenstoff-Isotope ¹³C und ¹²C zwischen einer Probe und einem Standard definiert. Methan hat eine stark abgereicherte δ13C-Signatur. Ein Wert von δ13C größer als -55 ‰ ist charakteristisch für Methan biogenen Ursprungs, ein Wert kleiner -55 ‰ ist charakteristisch für Methan thermogenen Ursprungs.^[34]

Methanhydrat der Struktur I ist die weitest verbreitete Form und enthält überwiegend mikrobielles Methan sowie Spuren anderer Gase. Die Struktur II und Struktur H enthalten oft thermogenes Methan und höhermolekulare Kohlenwasserstoffe.^[35] Methan ist das bei weitem vorherrschende Gas in allen natürlich vorkommenden Gashydraten, die bislang gefunden wurden.

Bei der Entstehung von Methanhydrat muss das Wasser mit Methan übersättigt sein, ferner müssen bestimmte Druck- und Temperaturbedingungen herrschen. Nur bei hohen Drücken und niedrigen Temperaturen ist Methanhydrat stabil. Durch den Einschluss von anderen Gasen wie Schwefelwasserstoff oder Kohlenstoffdioxid kann sich Methanhydrat schon bei niedrigeren Drücken und etwas höheren Temperaturen bilden.

In Kanada wurde in Mallik^[36] in den Nordwest-Territorien im Delta des Mackenzie ein großes Feld gefunden, an dem Wissenschaftler aus USA, Europa, darunter Deutschland, Japan,^[37] Indien und China Abbaumethoden erarbeitet haben.^[38]

Seit 1976 wird im sibirischen Messojacha-Feld mittels Injektionsverfahren Methan aus Methanhydraten abgebaut. Methanhydrat bilden gelbe bis graue, transparente bis durchscheinende Massen, die Porenräume des Sediments ausfüllen und zusammenhängende Ablagerungen bilden. Das Sediment wird dabei mit möglicherweise stabilisierender Wirkung zementiert. Methanhydrat ist unter Normbedingungen mit Dichte 900 kg/m³ leichter als Wasser und steigt auf. Aufgrund des gegenüber Wasser etwa 4,5-fach höheren Kompressionsmoduls von Methanhydrat bleibt dieser Auftrieb auch in jeder Meerestiefe erhalten, ja vergrößert sich mit der Tiefe sogar geringfügig. Damit Methanhydrat entgegen seinem Auftrieb in Wasser am Meeresboden liegen bleibt, benötigt es die haftende Vermengung mit schwererem Material, etwa Sand oder Gestein in ausreichendem Verhältnis. Methanhydrat kommt typischerweise daher auch in der Tiefe des Seebodens vor, wo es Poren ausfüllt und die Tendenz hat, nach oben zu steigen.

1. Überführung in einen gasförmigen Zustand durch Temperaturerhöhung.
2. Druckentlastung, die sich meist schon ergeben kann, wenn das Hydrat beim Erbohren atmosphärischem Druck ausgesetzt wird oder indem künstlich Spalten und Risse erzeugt werden.
3. Einpumpen von erwärmtem Wasser.
4. Einspritzen des Gefrierschutzmittels Methanol in die Lagerstätte.

Die Gewinnung von Methan aus Methanhydrat kann unter anderem durch eine Austauschreaktion mit Kohlenstoffdioxid erfolgen. Durch die damit verbundene Sequestrierung von Kohlenstoffdioxid wäre die Gewinnung und energetische Verwendung des so gewonnenen Methans weitgehend klimaneutral.^[17]

Methanhydrat bildet sich aus Wasser und Methan bei einem Druck ab etwa 2 Megapascal, der ab etwa 200 Meter Wassertiefe erreicht wird, und Temperaturen die niedriger als 2 bis 4 °C sind. Methanhydrat tritt in drei verschiedenen Formen auf.

Methanhydrat hat unter Normbedingungen eine Dichte von etwa 900 Kilogramm pro Kubikmeter. In der Natur kommt es vermengt mit schwererem Material, etwa Sand oder Gestein vor, die seinem Auftrieb im Wasser entgegenwirken. Bei einer Temperatur von 0 °C enthält 1 Kubikmeter Methanhydrat etwa 164 Kubikmeter Methan.^[17] Die Konzentration von Methan im Methanhydrat I ist etwa 5500 mal größer als seine Löslichkeit im flüssigen Wasser.^[40]

Bisher wurden drei Kristallstrukturen von Methanhydraten gefunden: Typ I bei Einlagerung von Methan und Ethan sowie bei Kohlenstoffdioxid und Dihydrogensulfid, Typ II bei Propan und Isobutan und Typ H bei längerkettigen Kohlenwasserstoffen wie zum Beispiel Methylcyclohexan. Die Stabilitätszone von reinem Methanhydrat beginnt bei einer Temperatur etwa 5 °C und einem Druck von 5 Megapascal, entsprechend einer Wassertiefe von etwa 500 Metern. Andere Gase, etwa Schwefelwasserstoff, die mit Methan und Kohlenstoffdioxid gemischte Hydrate bilden, können den stabilen Bereich bei konstanter Temperatur um etwa 1 MPa erniedrigen oder um etwa 2 °C bei konstantem Druck erhöhen.

Mit der Bildung von 8 Käfigen pro 46 Wassermolekülen im Methanhydrat I beträgt das molare Verhältnis von Methan zu Wasser bei vollständiger Belegung aller Käfige 1 : 5,75 Mol Wasser, die Formelschreibweise lautet daher CH₄ · 5,75 H₂O. In natürlich vorkommenden Methanhydrat ist die Belegung der Käfige, Hydratzahl genannt, geringer und das molare Verhältnis beträgt etwa 1 : 6,0 bis 1 : 6,2 Mol Wasser. Die gebundene Masse an Methan ist daher bei natürlich vorkommenden Methanhydrat etwa um 4 bis 7 % geringer als im Idealfall.^[41]

Die Gewinnung von Methan aus seinem Hydrat im Meeresboden ist nicht ökonomisch. Die großen Mengen gebundenen Methans sind als Energieträger der Zukunft ökologisch bedenklich. Weil sich Methanhydrat in den höheren Wasserschichten bei geringerem Druck und höherer Temperatur zersetzt und dadurch große Mengen gasförmigen Methans entweichen, ist der Abbau der Methanhydratfelder schwierig. Die erste und einzige industriell-kommerzielle Anlage auf der Erde, in der Methanhydrat abgebaut wird, befindet sich im sibirischen Krasnojarsk. In Japan, dem norwegischen Spitzbergen und weiteren Ländern wird bereits intensiv geforscht.^[42]

Experten schätzen, dass genauso viel Kohlenstoff in Gashydraten gelagert ist wie in den bekannten Kohlevorkommen: Schätzungen zufolge liegen circa zwölf Billionen Tonnen Methanhydrat im Meeresboden. Im Projekt SUGAR entwickeln deutsche Forscher Technologien, wie dieses Gas – meistens Methan – gefördert werden kann. Gerade in den Hoheitsgebieten der asiatischen Ländern und der USA und Kanada gibt es viele Vorkommen, weshalb Dr. Mathias Haeckel vom GEOMAR es für möglich hält, dass Methan aus Gashydraten in Zukunft eine wichtige Energiequelle sein könnte. Japan, China, Taiwan und Südkorea verfügen über große Gashydratvorkommen, haben aber sehr wenige konventionelle Öl- und Gaslagerstätten. „Das könnte man vielleicht als eine Art Energierevolution betrachten, insofern, als dass sich der Gasmarkt aus Russland und den arabischen Ländern nach Asien verlagert“, so Haeckel. Der Meeresforscher Haeckel gibt aber zu bedenken, dass auch Gashydrate ein fossiler Energieträger sind, insofern sei die Gasproduktion immer nur eine Brückentechnologie, bis wir zu alternativen Energieträgern übergehen können.^[43]

Zur Unterdrückung der Methanhydratbildung in Pipelines können chemische, hydraulische, thermische und mechanische Methoden angewandt werden.^[44] Additive wie Ethylenglycol oder Methanol verschieben die Gleichgewichtstemperatur der Methanhydratbildung und unterdrücken so ihre Entstehung. Dispergiermittel wie quartäre Ammoniumverbindungen unterdrücken die Agglomeration des Methanhydrats. Polymere verlangsamen das Wachstum der Methanhydratkristalle. Sowohl Dispergiermittel als auch Polymere unterdrücken die Bildung von Methanhydrat bereits in geringen Konzentrationen.^[44]

Durch die hydraulische Methode der Druckentlastung lassen sich in Pipelines bereits gebildete Methanhydratkristalle entfernen. Bei der thermischen Methode wird die Rohrleitung durch Begleitheizungen erwärmt. Diese Methode eignet sich vor allem bei Instrumenten wie Ventilen oder Probenahmestellen.

Als mechanische Methode eignet sich das Molchen von Rohrleitungen. Die Molche bewegen sich durch den Produktstrom durch die Rohrleitung und entfernen Ablagerungen von Methanhydraten. Die Verfahren können zur Steigerung der Effizient auch kombiniert werden.^[44] Die Beseitigung von Pipelineblockaden durch den Zerfall von Methanhydrat birgt einige Risiken. Beim Aufheizen von außen löst sich der Hydratpfropfen von der Rohrleitungswand ab. Die Freisetzung des Methans führt zu einer starken Volumen- oder Druckerhöhung. Diese können den Methanhydratpfropfen in der Pipeline beschleunigen, es wurden Geschwindigkeiten von bis zu 300 km/h gemessen. Dies wiederum kann zur Druckerhöhung im transportierten Erdgas oder zum Bruch der Pipeline führen.^[45]

Bei der Triethylenglycoltrocknung entwässert Triethylenglycol Erdgas durch die Absorption des darin enthaltenen Wassers und senkt so dessen Taupunkt. Dazu rieselt Triethylenglycol im Gegenstromverfahren vom oberen Ende einer Kolonne nach unten und entwässert dabei das feuchte, aufsteigende Erdgas.^[46] Getrocknetes Erdgas tritt am oberen Ende der Kolonne aus, während das Triethylenglycol getrocknet und wiederverwendet wird. Durch die Trocknung fällt der Wassergehalt im Erdgas unter die notwendige Grenzkonzentration zur Bildung von Methanhydrat.^[47]

Es wird daran gearbeitet, Methanhydrat als einen Energiespeicher an Land einzusetzen. Dabei soll Methan zunächst in großen Mengen als Methanhydrat gespeichert und dann bei Bedarf als Brennstoff genutzt werden.^[48]

Ein weiterer Grund für die intensive Forschung im Bereich der Gashydrate ist die mögliche Nutzung von Kohlenstoffdioxidhydrat als Kohlenstoffdioxidspeicher. Dabei soll Kohlenstoffdioxid als Hydrat am Meeresboden gelagert werden. Gleichzeitig würde jedoch durch seine Einleitung Methan aus dem Meeresboden freigesetzt werden.

Methan als Bestandteil des Grubengases kann durch die Bildung von Methanhydrat angereichert werden und so von Stickstoff und Sauerstoff getrennt werden. Für die Abtrennung von Methan aus niedrig konzentriertem Grubengas eignet sich zu Beispiel eine Mischung aus Wasser und Tetrahydrofuran bei Temperaturen um 5 °C und Drücken zwischen 3 und 10 bar.^[49] Tenside wie Natriumlaurylsulfat scheinen die Trennwirkung zu verstärken.^[50]

Die Idee der Meerwasserentsalzung mit Methanhydrat und anderen Gashydraten wurde schon in früh verfolgt. Koppers entwickelte in den 1960er Jahren ein Verfahren aus Basis von Propan. Andere Verfahrensvarianten beruhten auf der Verwendung des Kühlmittels von 1,1-Dichlor-1-fluorethan (R-141b) oder von Kohlenstoffdioxid. Die Trennung von Sole und Hydraten erfordert eine Filtration.

Mit Methanhydrat konnten auf Basis der „hydratbasierten Desalinierung (HBS)“ von Meerwasser zwischen 70 und 95 % der Kationen und 73 bis 83 % der Anionen entfernt werden.^[51] Wird das feste Methanhydrat von der flüssigen Sole abgetrennt, wird nach der Hydratdissoziation das Süßwasser gewonnen und Methan kann in den Kreislauf zurückgespeist werden. Dies ist der grundlegende Entsalzungsprozesses auf Methanhydratbasis.

Im nördlichen Golf von Mexiko kommt es an Cold Seeps zu Austritten von thermogenem Methan aus unterirdischen Reservoiren. Das austretende Methan bildet zum Teil Methanhydratablagerungen am Meeresgrund. Im Juli 1997 wurde im Golf von Mexiko einer Tiefe von über 500 Metern eine Population rosafarbener, etwa 2 bis 4 Zentimeter langen Vielborster entdeckt, die auf Methanhydraten leben. Die Würmer, auch „Eiswürmer“ oder „Methaneiswürmer“ genannt (Sirsoe methanicola), gehören zur Familie der Hesionidae.^[52][53] Die Eiswürmer graben sich in das Methanhydrat ein und schaffen dadurch kleine Vertiefungen. Die Würmer besiedeln nicht nur freiliegendes Methanhydrat, sondern auch Hydrat, das von Sediment bedeckt ist. Die Besiedlungsdichte liegt bei etwa 2500 Individuen pro Quadratmeter.

Die Isotopenuntersuchung des Gewebes der Eiswürmer deuten auf eine chemoautotrophe Nahrungsquelle. Dabei handelt es sich um chemoautotrophe Bakterien, die frei auf dem Methanhydrat leben und Methan verstoffwechseln. Die Würmer versorgen ihren Lebensraum mit Sauerstoff und tragen so zur Auflösung des Methanhydrats bei.^[54]

Sedimente über Hydratablagerungen waren mit Bakterienmatten bedeckt. Größere Hügel wurden von kontinuierlichen Ansammlungen von Röhrenwürmern der Gattung Vestimentiferans besiedelt.

Auf den Methanhydratvorkommen werden neben den Eiswürmern die Miesmuschel Bathymodiolus childressi gefunden. Diese beherbergen in den Kiemen bakterielle chemoautotrophe bakterielle Symbionten, die sich vom Methan ernähren, das aus dem Meerwasser aufgenommen wird.^[55] Das in den Tieren gefundene Kohlenstoffisotopenverhältnis δ13C von -51 bis -57 ‰ unterstützt die Annahme, das Methan die primäre Kohlenstoffquelle sowohl für die Muschel als auch für die Symbionten ist.^[56]

Die Auflösung von Methanhydrat wurde schon früh als eine wichtige positive Rückkopplungskompente des Klimawandels vermutet.

Die Variationen in der atmosphärischen Methan-Konzentration beeeinflussten die Oberflächentemperatur der Erde im Laufe der Erdgeschichte. Methan-Konzentrationen von 1000 ppm oder höher sollen die geringere Strahlungsleistung der schwachen jungen Sonne in der fernen Vergangenheit kompensieren haben und werden als Erklärung für Oberflächentemperaturen über dem Gefrierpunkt zu jener Zeit angenommen. Die Oxidation des atmosphärischen Methans während der großen Sauerstoffkatastrophe, dem Anstieg der Konzentration von molekularem Sauerstoff in der Atmosphäre vor etwa 2,4 Milliarden Jahren, und der dadruch fehlende Treibhauseffekt soll verantwortlich für die paläoproterozoische Vereisung sein.^[57]

Der Einfluss von Methan aus sich auflösendem Methanhydrat wurde als Erklärung für verschiedene paleoklimatische Ereignisse diskutiert. So wird der Rückgang der globale Vereisungen der Schneeball Erde im späten Präkambrium auf die Auflösung von Methanhydrat im äquatorialem Permafrost zurückgeführt.^[58] Die Hypothese einer Gesamtvereisung der Erde ist fachwissenschaftlich umstritten.

Eine starke Freisetzung von Methan scheint vor 55 Millionen Jahren während des Paläozän/Eozän-Temperaturmaximums und des Eocene Thermal Maximum 2 erfolgt zu sein. Damals kam es zu einer weltweiten Erwärmung der Atmosphäre. In den Gesteinen jener Zeit finden sich heute Belege für einen schnellen Anstieg des Methangehaltes der Luft.

Im Zuge der globalen Erwärmung kann es durch eine chronische Methanfreisetzung über Jahrtausende hinweg zu hohen Methankonzentrationen in der Atmosphäre, zu einer sich verstärkenden Rückkopplung kommen, da das Methan den Treibhauseffekt verstärkt. Abschmelzendes Kontinentaleis, dessen Wasser den Meeresspiegel ansteigen lässt und somit den Druck auf den Meeresboden erhöht, kann die Hydratvorkommen nur in geringem Maße stabilisieren.

Methanhydrat scheint großen Einfluss auf das Klima zu haben, denn Methan ist ein Treibhausgas mit einem Treibhauspotential von 28, das heißt einem 28-mal stärkeren Effekt als Kohlenstoffdioxid über 100 Jahre gesehen.^[59]

Die Stabilität der Methanhydratvorkommen kann infolge der durch die globale Klimaerwärmung hervorgerufenen Druck- und Temperaturveränderungen im Ozean beeinflusst werden. Mit einer Erwärmung des Bodenwassers wird die Dicke der Stabilitätszone der Methanhydrate reduziert. Bisher stabile Methanhydratvorkommen werden instabil – das Methanhydrat zerfällt, es wird Methan frei und geht teilweise in den gasförmigen Zustand über. Ab einer Temperaturerhöhung von 3 K des Umgebungswassers der Methanhydrate verringert sich die Dicke der Stabilitätszone signifikant, bei einer Temperaturerhöhung von 8 K verschwindet sie vollständig. Schon bei kleinen Temperaturänderungen kann es zu einem Entweichen des Gases in das freie Wasser kommen.^[60] Sobald sich das Methanhydrat außerhalb der Stabilitätszone befindet, bildet sich freies Methan im Sediment und unterhalb der Hydratschicht. Das freie Methan kann diffusiv oder als Gas aufsteigend aus dem Meeresboden in das Ozeanwasser entweichen, unter Umständen können sich größere Mengen ansammeln, die dann schlagartig freigesetzt werden (Blowout). Herausgebrochene einzelne Methanhydratbrocken ohne Sedimentanhaftungen sind leichter als Wasser, steigen auf und zerfallen teilweise auf ihrem Weg nach oben und transportieren das Methan schnell in höhere Wasserschichten. Es sind laut IPCC Szenarien möglich, bei denen die globale Oberflächentemperatur der Meere bis zum Jahr 2100 um 5 K über den vorindustriellen Wert steigen könnte. Aufgrund der polaren Verstärkung könnten die Temperaturen in der Arktis um bis zu 10 K steigen.

Ein Entweichen von Methan in großem Umfang in die Atmosphäre ist insbesondere auf langfristige Sicht eine Gefahr. Aufgrund der stabilen Temperaturschichtung und der langsamen Durchmischung der Ozeane werden sich höhere Wassertemperaturen erst im Laufe von Jahrhunderten am Meeresboden und in tieferen Sedimentschichten einstellen. Nur in gut durchmischten relativ flachen Meeresgebieten mit Hydratvorkommen im Oberflächensediment ist eine kurzfristige Freisetzung zu erwarten.

Der WBGU schätzte 2006 in seinem Sondergutachten „Die Zukunft der Meere – zu warm, zu hoch, zu sauer“ die Gefahr, dass es durch eine Destabilisierung von Methanhydratvorkommen am Meeresboden noch innerhalb des 21. Jahrhunderts zu einer raschen Freisetzung größerer klimarelevanter Mengen von Methanhydrat kommen würde, als „sehr gering“ ein. Als „wesentlich bedeutsamer“ bewertete der WBGU die Wahrscheinlichkeit einer „chronischen Methanfreisetzung über viele Jahrhunderte bis Jahrtausende aufgrund des langsamen Eindringens der globalen Erwärmung in die tieferen Ozeanschichten und Sedimente“.^[61][62] Zugleich hob er hervor, dass „der Klimawandel durch die Methanfreisetzung aus Hydraten langfristig noch verstärkt werden könnte“ und urteilte: „Dieser Rückkopplungseffekt birgt die Gefahr, dass die Menschheit die Kontrolle über die Treibhausgaskonzentration der Atmosphäre verliert, da ein Ausgasen von Methan vom Meeresboden nicht steuer- oder begrenzbar wäre“.^[61]

In den Permafrostböden der kontinentalen arktischen Regionen können Methanhydrate in 100 bis ca. 2000 m Tiefe unter der Landoberfläche vorkommen.^[63] Durch die Erwärmung kann das darin befindliche Methan freigesetzt werden, sobald der Boden auftaut. Eine Studie von 2016 schätzte den Beitrag des aus Permafrost freigesetzten Methans zur globalen Erwärmung als „noch relativ gering“ ein.^[64][65] Im Jahr 2020 haben Wissenschaftler vor der ostsibirischen Küste Hinweise dafür gefunden, dass im Arktischen Ozean über einem Bereich des Kontinentalhangs schon Methan aus Methanhydraten freigesetzt werden könnte.^[66]

Die Folgen einer Methanfreisetzung hängen ab von den Mechanismen der Ausbreitung: (i) Diffusion bzw. Freisetzung feiner Bläschen, (ii) Blowout, und außerdem von (iii) der Geschwindigkeit der Freisetzung.

Bei der Auflösung der Hydratstruktur wird Methan freigesetzt. Es steigt aus dem Sediment langsam in Form von kleinen Bläschen in das freie Wasser. Auf seinem Weg an die Oberfläche kann es auf zwei Arten abgebaut werden. Einerseits kann das Methan noch im Meeresboden anaerob durch Bakterien und Archaeen unter Zuhilfenahme von SO₄²⁻ oxidiert werden. Andererseits kann es in der Wassersäule aerob von Bakterien oxidiert werden, wobei CO₂ frei wird. Durch diese Oxidation kommt es zu einer Abnahme der Sauerstoffkonzentration und das gebildete CO₂ erhöht die Konzentration an Kohlensäure (H₂CO₃) im Ozean und trägt somit zu einer weiteren Versauerung bei (Dissoziation der Kohlensäure H₂CO₃ → HCO₃⁻ + H⁺). Langfristig ist zu erwarten, dass sich ein neues Kohlenstoffdioxid-Gleichgewicht zwischen Ozean und Atmosphäre bildet. Ungefähr ein Fünftel des im Ozean gebildeten Kohlenstoffdioxids wird in die Atmosphäre abgegeben. Die atmosphärische CO₂-Konzentration würde demnach steigen und den Treibhauseffekt weiterhin verstärken.

Die Bildung von Methanhydrat unter Gletscherzungen verfestigt dort das Sediment, sodass stellenweise Gletscher langsamer ins Meer fließen als ohne diesen Effekt.^[67]

Wenn Methan schlagartig freigesetzt wird – dies kann durch eine Destabilisierung des Methans durch eine Hangrutschung ausgelöst werden, wie sie zum Beispiel vor Norwegen vor etwa 8000 Jahren in der sogenannten Storegga-Rutschung geschah, – kann ein Großteil des gasförmigen Methans an die Meeresoberfläche steigen und die Methankonzentration in der Atmosphäre stark erhöhen. Das atmosphärische Methan wird nach einer mittleren Lebensdauer von etwa acht Jahren zu Kohlenstoffdioxid (CO₂) und Wasser (H₂O) oxidiert. Erdgeschichtlich sind vor Norwegen und in der Karibik Methangasfreisetzungen nachgewiesen worden, die durch sinkenden Meeresspiegel oder schwindende Vergletscherung (Druckabbau), Abrutschen freiliegender Hydratmassen und Tsunamis ausgelöst worden sein könnten.

Der Zerfall von großen Mengen Methanhydrat und daraus aufsteigende Methanblasen wurden wiederholt für den Untergang von Schiffen im Bermudadreieck, verantwortlich gemacht. Das archimedische Prinzip besagt, dass der statische Auftrieb eines Körpers in einem Medium genauso groß ist wie die Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Mediums. Aufsteigende Methangasblasen reduzieren die Dichte des Meerwassers. Diese Abnahme verringert die Auftriebskraft auf das schwimmende Objekt, wodurch es möglicherweise sinken kann. Ebenfalls könnten einzelne, große Methanblasen Schiffe untergehen lassen.

Die Energie für den Zerfall von Methanhydrat erfordert eine hohe Wärmezufuhr oder einen signifikanten Druckabfall.^[68] Es gibt es Hinweise darauf, dass ein Methanhydratabbau durch Druckreduktion in Zusammenhang mit den Eiszeiten stattfand. Da das Meerwasser in den großen kontinentalen Eisschilden gebunden wurde, senkte sich der Meeresspiegel ab. Dadurch verringerte sich der Druck auf das Methanhydrat, was eine Methanfreisetzung zur Folge hatte. Dieser Mechanismus verläuft jedoch langsam und die Freisetzung erfolgt über einen langen Zeitraum. Bei Methanhydratvorkommen, die nahe an der Grenze der Methanhydratstabilitätszone liegen, gibt es Hinweise darauf, dass Druckänderungen durch den Tidenhub Methan freisetzen können.^[69] Neben der Tatsache, dass im Bermudadreieck keine ungewöhnliche Anzahl von Schiffen gesunken ist, treffen die bislang in Betracht gezogenen Möglichkeiten einer spontanen Gasfreisetzung aus Methanhydrat nicht auf das Bermudadreieck zu.

Lediglich Vermutungen des Vorkommens in großen Meerestiefen stützen sich auf den Nachweis eines sogenannten bodensimulierenden Reflektors (BSR) seismischer Wellen an der Untergrenze der Gashydratschicht – darunter wird freies Gas und flüssiges Wasser vermutet, während die Obergrenze nicht durch eine definierte Grenze festzulegen ist. Der BSR ist eine notwendige, aber keine hinreichende Bedingung für Gashydrate. Seismische Reflektoren können unter anderem durch die Diagenese entstehen.

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Wiktionary: Methanhydrat – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen