Vor etwa 400.000 Jahren waren weite Teile Grönlands eisfrei. Die struppige Tundra im nordwestlichen Hochland der Insel sonnte sich in den Sonnenstrahlen. Es gibt Hinweise darauf, dass a Wald aus Fichten Bäume voller Insekten bedeckten den südlichen Teil Grönlands. Der globale Meeresspiegel lag damals viel höher, zwischen 20 und 40 Fuß über dem heutigen Niveau. Überall auf der Welt stand Land, auf dem heute Hunderte Millionen Menschen leben, unter Wasser.
Wissenschaftler wissen schon seit Längerem, dass die grönländische Eisdecke irgendwann im Jahr 2010 größtenteils verschwunden war vergangene Millionen Jahreaber nicht genau wann.
In einer neuen Studie in der Tagebuch Wissenschaftwir haben das Datum anhand gefrorener Erde bestimmt während des Kalten Krieges gewonnen aus einem fast kilometerdicken Abschnitt der grönländischen Eisdecke.
Der Zeitpunkt – vor etwa 416.000 Jahren, als weitgehend eisfreie Bedingungen bis zu 14.000 Jahre anhielten – ist wichtig. Zu dieser Zeit die Erde und ihre Frühmenschen erlebten eine der längsten Zwischeneiszeiten seit der ersten Eisschicht, die vor 2,5 Millionen Jahren die hohen Breiten bedeckte.
Die Dauer, das Ausmaß und die Auswirkungen dieser natürlichen Erwärmung können uns helfen, die Erde zu verstehen, die der moderne Mensch jetzt für die Zukunft erschafft.
Eine unter dem Eis bewahrte Welt
Im Juli 1966 schlossen amerikanische Wissenschaftler und Ingenieure der US-Armee einen sechsjährigen Versuch ab Bohren Sie durch den grönländischen Eisschild. Die Bohrung fand statt Lager Jahrhunderteiner der ungewöhnlichsten Militärstützpunkte – er verfügte über Atomantrieb und bestand aus einer Reihe von Tunneln, die in den grönländischen Eisschild gegraben wurden.
Ein kurzer Blick auf die Beweise unter der Eisdecke Grönlands und die Lehren, die sich daraus ergeben.
Der Bohrstandort im Nordwesten Grönlands lag 138 Meilen von der Küste entfernt und lag unter der Erde durch 4.560 Fuß Eis. Als sie den Boden des Eises erreichten, bohrte das Team weitere 12 Fuß in den gefrorenen, felsigen Boden darunter.
Im Jahr 1969 enthüllte der Geophysiker Willi Dansgaard mit seiner Analyse des Eiskerns aus Camp Century erstmals Einzelheiten über das Erdklima dramatisch verändert in den letzten 125.000 Jahren. Ausgedehnte kalte Eiszeiten, in denen sich das Eis schnell ausdehnte, wichen warmen Zwischeneiszeitzeiten, in denen das Eis schmolz und der Meeresspiegel anstieg, wodurch Küstengebiete auf der ganzen Welt überschwemmt wurden.
Fast 30 Jahre lang schenkten Wissenschaftler den 12 Fuß gefrorenen Bodens von Camp Century kaum Beachtung. Eine Studie analysierte die Kieselsteine um das Grundgestein unter der Eisdecke zu verstehen. Ein anderer schlug interessanterweise den gefrorenen Boden vor gesicherte Beweise einer wärmeren Zeit als heute. Aber da es keine Möglichkeit gab, das Material zu datieren, schenkten nur wenige Menschen diesen Studien Beachtung. In den 1990er Jahren war der gefrorene Bodenkern verschwunden.
Vor einigen Jahren fanden unsere dänischen Kollegen die verlorene Erde tief vergraben in einem Kopenhagener Gefrierschrank und wir gründeten eine internationales Team um dieses einzigartige gefrorene Klimaarchiv zu analysieren.
In der obersten Probe fanden wir perfekt erhaltene fossile Pflanzen – ein Beweis dafür, dass das Land weit unterhalb von Camp Century vor einiger Zeit eisfrei war – aber wann?
Dating mit altem Gestein, Zweigen und Erde
Anhand von Proben, die aus der Mitte des Sedimentkerns entnommen und im Dunkeln vorbereitet und analysiert wurden, damit das Material eine genaue Erinnerung an seine letzte Sonneneinstrahlung behält, wissen wir jetzt, dass die Eisdecke, die Nordwestgrönland bedeckt – heute fast eine Meile dick –verschwand während der ausgedehnten natürlichen Wärmeperiode Klimaforschern bekannt als MIS 11vor 424.000 bis 374.000 Jahren.
Um genauer zu bestimmen, wann die Eisdecke abgeschmolzen ist, hat einer von uns Tammy Rittenourverwendete eine Technik, die als Lumineszenzdatierung bekannt ist.
Im Laufe der Zeit sammeln Mineralien Energie an, wenn radioaktive Elemente wie Uran, Thorium und Kalium zerfallen und Strahlung freisetzen. Je länger das Sediment vergraben ist, desto mehr Strahlung reichert sich als eingefangene Elektronen an.
Im Labor messen spezielle Instrumente winzige Energiemengen, die von diesen Mineralien als Licht freigesetzt werden. Anhand dieses Signals lässt sich berechnen, wie lange die Körner vergraben waren, da bei der letzten Sonneneinstrahlung die eingeschlossene Energie freigesetzt worden wäre.
Paul Biermans Labor an der Universität von Vermont datierten die Probe das letzte Mal in der Nähe der Oberfläche auf eine andere Art und Weise, indem sie seltene radioaktive Isotope von Aluminium und Beryllium verwendeten.
Diese Isotope entstehen, wenn kosmische Strahlung, die weit entfernt von unserem Sonnensystem entsteht, auf das Gestein der Erde trifft. Jedes Isotop hat eine andere Halbwertszeit, was bedeutet, dass es beim Vergraben unterschiedlich schnell zerfällt.
Durch die Messung beider Isotope in derselben Probe, Gletschergeologe Zeichnete Christus konnte feststellen, dass schmelzendes Eis das Sediment an der Landoberfläche weniger als 14.000 Jahre lang freigelegt hatte.
Eisschildmodelle laufen vorbei Benjamin Keislingdie nun unser neues Wissen einbeziehen, dass Camp Century vor 416.000 Jahren eisfrei war, zeigen, dass die Eisdecke Grönlands damals erheblich geschrumpft sein muss.
Zumindest zog sich der Rand des Eises in diesem Zeitraum um Dutzende bis Hunderte von Kilometern um einen Großteil der Insel herum zurück. Das Wasser dieses schmelzenden Eises erhöhte den globalen Meeresspiegel im Vergleich zu heute um mindestens 5 Fuß und vielleicht sogar um 20 Fuß.
Wie optisch stimulierte Lumineszenz funktioniert.
Warnungen für die Zukunft
Der uralte gefrorene Boden unter der Eisdecke Grönlands warnt vor bevorstehenden Problemen.
Während der Zwischeneiszeit MIS 11 war die Erde warm und die Eisschichten waren, ähnlich wie heute, auf die hohen Breiten beschränkt. Kohlendioxidwerte in der Atmosphäre blieb etwa 30.000 Jahre lang zwischen 265 und 280 Teilen pro Million. Aufgrund des Einflusses der Form der Erdumlaufbahn um die Sonne auf die die Arktis erreichende Sonnenstrahlung dauerte MIS 11 länger als die meisten Warmzeiten. In diesen 30 Jahrtausenden löste dieser Kohlendioxidgehalt eine ausreichende Erwärmung aus, um einen Großteil des grönländischen Eises zu schmelzen.
Heute enthält unsere Atmosphäre etwa 1,5-mal mehr Kohlendioxid als bei MIS 11 420 Teile pro Million, eine Konzentration, die jedes Jahr zunimmt. Kohlendioxid speichert Wärme und erwärmt den Planeten. Zu viel davon in der Atmosphäre erhöht die globale Temperatur, wie die Welt jetzt sieht.
Im vergangenen Jahrzehnt, als die Treibhausgasemissionen weiter anstiegen, erlebten die Menschen die acht wärmsten Jahre seit Beginn der Aufzeichnungen. Im Juli 2023 fand das statt heißeste Woche seit Beginn der Aufzeichnungen, basierend auf vorläufigen Daten. Diese Hitze schmilzt die Eisdecke, und der Eisverlust erwärmt den Planeten weiter, da dunkles Gestein Sonnenlicht aufsaugt, das einst von hellem weißem Eis und Schnee reflektiert wurde.
Selbst wenn morgen alle aufhören würden, fossile Brennstoffe zu verbrennen, würde der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre steigen bleiben erhöht seit Tausenden bis Zehntausenden von Jahren. Denn es dauert lange, bis Kohlendioxid in Böden, Pflanzen, das Meer und Gestein gelangt. Wir schaffen Bedingungen, die eine sehr lange Wärmeperiode begünstigen, genau wie MIS 11.
Sofern die Menschen die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre nicht drastisch senken, deuten die Beweise, die wir über die Vergangenheit Grönlands gefunden haben, auf eine weitgehend eisfreie Zukunft der Insel hin.
Alles, was wir tun können, um die Kohlenstoffemissionen zu reduzieren und bereits in der Atmosphäre befindlichen Kohlenstoff zu binden, wird die Chancen erhöhen, dass mehr Eis in Grönland überlebt.
Die Alternative ist eine Welt, die MIS 11 sehr ähnlich sein könnte – oder sogar noch extremer: eine warme Erde, schrumpfende Eisschichten, steigender Meeresspiegel und Wellen, die über Miami, Mumbai (Indien) und Venedig (Italien) hinwegrollen.
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