Langs ryggene der kontinentalplatene møtes i Atlanterhavet og i Stillehavet, syder det av vulkansk aktivitet. Aller størst er aktiviteten dypt under vann, på flere tusen meters dyp.

Der jordskorpa sprekker opp og danner åpninger, trenger havvann flere kilometer nedover i jordens indre. Dette kalles i geologien hydrotermal aktivitet.

På sin ferd varmes vannet opp til omkring 400 °C av flytende magma, og sprutes opp igjen som en undersjøisk geysir. Havvannet trekker ut mineraler og metaller fra grunnen og bringer dem opp til havbunnen.

I kontakt med det kalde vannet blir gull og sølv, kobber og kobolt, sink og bly avsatt som potensielle ressurser på havdypet.

De samme prosessene dannet grunnlaget for gruvene vi har på land. Malmforekomstene i Sulitjelma, Kongsberg og Røros lå for 500 millioner år siden under vann. Men både i Norge og i verden for øvrig begynner gruvene å gå tomme. Samtidig har etterspørselen av metaller økt kraftig de siste årene.

Nå forsker flere land på muligheten for gruvedrift på havbunnen.

Kartlegger Atlanterhavsryggen

I Norge har NTNU, Statoil og det norske selskapet Nordic Ocean Resources AS gått sammen om et forskningsprosjekt for å utrede marine mineralressurser langs Atlanterhavsryggen.

– Vi ønsker i første omgang å kartlegge ressurspotensialet, og prioritere behovene for forskning og utvikling framover, sier Fredrik Søreide, professor ved Institutt for marin teknikk ved NTNU.

Universitetet i Bergen (UiB) har allerede samlet interessante prøver på Atlanterhavsryggen, fra Jan Mayen til Framstredet. Et område ved Jan Mayen, som ble oppdaget i 2005, er betegnende blitt døpt Soria Moria.

Lokeslottet

I 2008 påviste forskerne ved UiB et annet stort hydrotermalt felt med mineraler 300 km vest for Bjørnøya, på 2300 meters dyp. Feltet fikk navnet Lokeslottet. Det var vanskelig å finne, og fikk derfor navnet sitt etter den norrøne guden Loke som var en mester i forkledning.

Lokeslottet er det nordligste hydrotermale feltet som hittil er kartlagt.

Forskningsprosjektet vil fortsette å kartlegge havbunnen og potensielle mineralfunn langs Atlanterhavsryggen gjennom bilder fra ekkolodd og fjernstyrte undervannsfarkoster. Om man kommer så langt som å ta boreprøver fra bunnen i løpet av 2013, tviler Søreide på.

– Vi står foran mange år med kunnskapsinnhenting ennå, men jeg vil tro at vi i Norge, med den teknologiske erfaringen vi har offshore, vil ha et godt utviklingspotensial, sier han og understreker:

– Det er sannsynlig at gruveindustrien etter hvert vil gå til sjøs, på samme måte som oljeindustrien har gjort det.

Førsteland ut

De som har kommet lengst i utforskingen av havbunnens skattkiste, er det kanadiske selskapet Nautilus Mineral. I samarbeid med blant annet det franske firmaet Technip har de utviklet robotteknologi for gruvedrift på dypt vann.

Selskapet har planlagt å åpne verdens første dypvannsgruve i 2014, Solwara 1, på 1600 meters dyp. Her har selskapet gjort store funn av kobber og gull. Solwara 1-prosjektet ligger i Stillehavet ved Papua Ny-Guinea nord for Australia.

Nautilus Minerals planlegger å lete videre etter drivverdige undersjøiske gruver ved Fiji, Tonga, Solomon Islands, Vanuatu og i det vestlige Stillehavet, på jakt etter kobber og gull, sink og sølv. Oppstarten for Solwara 1 skulle opprinnelig skje i 2013, men er blitt utsatt.

Lokale aksjonister mener miljøkonsekvensene ikke er godt nok utredet, og regjeringen i den uavhengige øystaten Papua Ny-Guinea er i forhandlinger med gruveselskapet angående investeringer og avkastning.

Roboter graver gull

Undervannsroboter skal etter planen jobbe på havbunnen og bryte løs malm som sendes opp gjennom et rør til et spesialfartøy som tar imot massen og frakter den til land for raffinering.

– Det er en ekstremt rik forekomst med store mengder gull og kobber, og alle er spent på om Nautilus greier å gjøre business på Papua Ny-Guinea, sier Terje Bjerkgård ved Norges geologiske undersøkelse (NGU).

Han forsker på mineralressurser og har vært med på to forskningstokt, blant annet utenfor Papua Ny-Guinea.

– Det er i Stillehavet undersjøisk gruvedrift vil bli kommersialisert først. Den hittil største kjente forekomsten på havbunnen ligger i Middle Valley i det nordøstlige Stillehavet, utenfor Canada. Andre svært interessante forekomster ligger nord for New Zealand.

– Etter hvert som forekomstene på land blir vanskeligere og dyrere å utvinne, aktualiseres undersjøisk gruvedrift. Utfordringene er knyttet til den spesielle faunaen som lever rundt de varme kildene, sier Bjerkgård.

Svarte skorsteiner

Rolf B. Pedersen, professor ved Universitetet i Bergen, har vært aktiv i utforskningen av havbunnen langs Atlanterhavsryggen.

Senter for geobiologi, som Pedersen leder, forsker på vulkansk hydrotermal aktivitet og dannelsen av mineralressursene.

Senteret forsker også på det biologiske mangfoldet som finnes rundt de undersjøiske varme kildene, inkludert ekstremofile bakterier (spesielle bakterier som lever under ekstreme forhold). Her lever en unik fauna og flora. Bare rundt Lokeslottet er det oppdaget ti nye arter. Det mineralrike vannet er årsak til det.

På havbunnen i de vulkanske områdene rager såkalte black smokers, opptil flere titalls meter høye, som dampende skorsteiner. De er bygd opp av mineraler som blir utfelt når det varme vannet møter det kalde sjøvannet der de hydrotermale kildene har sitt utløp.

Noe av metall-sulfidene utfelles rett ved utløpet og er med på å bygge opp strukturene, mens resten omdannes til svart røyk som pumpes ut i vannet. Temperaturen på vannet inne i «skorsteinene» kan komme helt opp i 400 °C.

Livets opprinnelse?

Hydrotermale skorsteiner ble observert første gang i 1979 etter at det to år tidligere var blitt oppdaget varme kilder i nærheten av Galápagosøyene.

Med undervannsfarkosten «Alvin» gjorde forskerne den overraskende oppdagelsen at de vulkanske områdene huser biologiske samfunn som henter energi fra kjemisk energi og ikke fra sollys. Her har man oppdaget en rekke nye og ukjente arter.

Kjemotrofe bakterier som lever i og rundt de hydrotermale kildene, kan utnytte kjemisk energi hentet fra det mineralrike vannet, og denne prosessen gir all energien dette spesielle økosystemet trenger for å leve. Oppdagelsen ga også en idé om at opprinnelsen til livet på jorden ikke nødvendigvis var avhengig av sollys og fotosyntese.

– Miljøkonsekvensene er ikke utredet foreløpig. Universitetet i Bergen deltar i et internasjonalt konsortium som søker om EU-midler for å utrede miljøkonsekvenser. På grunn av det spesielle økosystemet vil det være hensiktsmessig å drive eventuell gruvedrift i områder der den hydrotermale aktiviteten har opphørt.

– Men også i slike områder vil industriell virksomhet medføre miljøkonsekvenser som må veies opp mot nytteverdien, sier Rolf Pedersen.

Flere skjær i sjøen

Problemet med de inaktive feltene er at de er svært vanskelige å oppdage med den teknologien vi har i dag. Foreløpig er det de aktive black smokers som er under utforsking. Her er utfordringene store nok, knyttet til både miljøspørsmål, teknologi og store havdyp.

Men om ikke storstilt gruvedrift vil starte umiddelbart, er mange land aktive i å sikre seg rettigheter til undersjøiske mineralressurser.

– Mange land, som Kina, Russland, Japan, Frankrike og India, tar strategiske posisjoner for å sikre seg ressursområder i internasjonale farvann. Det er mye intrikat politikk i internasjonale farvann, med mye jus knyttet til havretten, sier Fredrik Søreide ved NTNU.

Det er de siste årene laget regelverk for prospektering i internasjonalt farvann, og de land som har ratifisert FNs havrettskonvensjon, forplikter seg til å følge dette regelverket. USA er blant de statene som ikke har ratifisert avtalen.

Framtidig norsk næring?

– Det som er unikt for Norges del, er at ressursene ligger innenfor norsk økonomisk sone. Det gjør at undersjøisk gruvedrift kan være en framtidig næring når teknologien er på plass og dersom miljøkonsekvensene er akseptable.

– Men det må være relativt store forekomster for at det skal bli lønnsomt. Det er store sprik mellom anslagene som forskerne gir. Vi prøver å få mer klarhet i ressursgrunnlaget, og trenger systematiske studier angående forekomstene, understreker Pedersen.

Om forholdene i norsk økonomisk farvann viser seg å være for røffe, eller funnene ikke drivverdige, kan likevel Norges lange erfaring med teknologiutvikling innen offshore-virksomhet bli gull verdt.

Utvikling av teknologi for undersjøisk gruvedrift kan bli en ny norsk næring.