Ein einzigartiger Bohrkern, verknüpft mit aufwendiger Modellierung, zeigt erstmals, wann und wo sich der heutige Eisschild der Antarktis gebildet hat – mit überraschenden Erkenntnissen.

Ein Bericht des Alfred-Wegener-Instituts

Lange schien es stabil gegenüber dem Klimawandel zu sein, doch in den letzten Jahren hat auch hier die globale Erwärmung ihre Spuren hinterlassen: Das „ewige“ Eis in der Antarktis schmilzt stärker als bisher angenommen.

Dabei scheint der Eisschild im Westen schneller zu verschwinden als im Osten. Das könnte seinen Ursprung in seiner Entstehung haben, wie nun ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), herausfand, an dem auch Forscher*innen der RWTH Aachen beteiligt waren.

Sedimentproben aus Bohrkernen verknüpft mit aufwendigen Modellierungsarbeiten zeigen, dass die Vereisung der Antarktis vor etwa 34 Millionen Jahren begann – jedoch nicht wie bisher angenommen vom Zentrum aus, sondern vielmehr vom östlichen Rand her. Erst etwa 7 Millionen Jahre später konnte sich Eis auch im Westen bilden. Die Ergebnisse zeigen, wie extrem unterschiedlich Ost- und Westantarktis auf äußere Einflüsse reagieren, wie die Forschenden in der renommierten Fachzeitschrift Science beschreiben.

Vor etwa 34 Millionen Jahren erlebte unser Planet eine der grundlegendsten Klimaveränderung, die das globale Klima bis heute beeinflusst: der Übergang von einem Treibhaus mit keinen oder nur ganz wenigen Eisflächen hin zu einem Eishaus mit dauerhaft vergletscherten Gebieten. In dieser Zeit baute sich der antarktische Eisschild auf.

Wie, wann und vor allem von wo aus, war bisher noch nicht genau bekannt. Es fehlten zuverlässige Daten und Proben vor Ort, besonders aus der Westantarktis, welche die Veränderungen der Vergangenheit dokumentieren. Diese Wissenslücke konnte nun durch das internationale Forschungsteam geschlossen werden.

Zeitraffer-Video der Expedition

 

Anhand eines Bohrkerns, den die Forschenden mit dem Bremer Meeresboden-Bohrgerät MARUM-MeBo70 vor den westantarktischen Pine Island und Thwaites Gletschern gezogen haben, konnten sie erstmals in die Geburtsstunde des Eisschildes blicken: Überraschenderweise lassen sich dort während der antarktischen Erstvereisung vor etwa 34 Millionen Jahren keine Anzeichen für eine Präsenz von Eis finden.

„Somit muss eine großräumige, dauerhafte Erstvergletscherung irgendwo in der Ostantarktis begonnen haben“, sagt Dr. Johann Klages, Geologe am AWI, der das Forschungsteam leitete. Denn: Die Westantarktis blieb während dieses ersten glazialen Maximums eisfrei. Zu dieser Zeit war sie weiterhin zu großen Teilen von dichten Laubwäldern bedeckt und das kühl-gemäßigte Klima verhinderte, dass sich hier Eis bilden konnte.

Ost- und Westantarktis reagieren grundlegend anders auf äußere Bedingungen

Um genauer zu verstehen, wo sich das erste dauerhafte Eis der Antarktis bildete, haben Computersimulationen am AWI die nun neu vorliegenden aber auch bereits vorhandene Daten zu Luft- und Wassertemperaturen und dem Vorkommen von Eis verknüpft. „Die Simulation hat die Ergebnisse des besonderen Kerns der Geologen gestützt“, sagt Gerrit Lohmann, Paläoklimamodellierer am AWI. „Das krempelt unser Wissen um die antarktische Erstvereisung komplett um.“

Demnach herrschten nur in der Küstenregion des Nördlichen Viktorialandes in der Ostantarktis die klimatischen Grundvoraussetzungen, um dauerhaftes Eis zu bilden. Hier sind feuchte Luftmassen auf ein sich intensiv hebendes Transantarktisches Gebirge gestoßen – ideale Bedingungen für dauerhaften Schnee und in der Folge für die Bildung von Eiskappen. Von dort aus hat sich der Eisschild zügig ins ostantarktische Hinterland ausgebreitet.

Bis er die Westantarktis erreichte, dauerte es jedoch noch: „Erst sieben Millionen Jahre später herrschten hier Bedingungen, unter denen sich ein Eisschild bilden konnte“, erklärt Hanna Knahl, Paläoklimamodelliererin am AWI. „Unsere Ergebnisse machen deutlich, wie kalt es erst werden musste, um den Eisvorstoß in die Westantarktis zu bringen, die bereits in vielen Teilen unterhalb des Meeresspiegels lag.“

Was die Untersuchungen auch eindrucksvoll zeigen ist, wie unterschiedlich die beiden Teile des antarktischen Eisschildes auf äußere Einflüsse und grundlegende klimatische Veränderungen reagieren. „Eine leichte Erwärmung reicht schon aus, um das Eis der Westantarktis wieder zum Schmelzen zu bringen – und genau da befinden wir uns gerade“ ergänzt Johann Klages.

Die Erkenntnisse des internationalen Forschungsteams sind immens wichtig, um den extremen Klimaübergang vom Treibhausklima der Vergangenheit in unser heutiges Eishausklima zu verstehen. So können Klimamodelle nun sehr viel genauer greifen, welche Auswirkungen permanent vergletscherte Bereiche auf die globale Klimadynamik, also die Wechselwirkungen zwischen Eis, Ozean und Atmosphäre haben. Das ist von entscheidender Bedeutung, wie Johann Klages sagt: „Vor allem vor dem Hintergrund, dass uns in naher Zukunft wieder eine solch fundamentale Klimaänderung bevorstehen könnte.“

 

Titelbild: Für die Expedition war das Forschungsteam mit dem deutschen Eisbrecher „Polarstern” unterwegs. (Foto: Alfred-Wegener-Institut/ Stefanie Arndt, CC-BY 4.0)