Die Entstehung des Westantarktischen Eisschildes verlief ganz anders als bisher angenommen

Vor etwa 35 Millionen Jahren kühlte die Erde rapide ab. Etwa zur gleichen Zeit bildete sich zwischen Südamerika und der Antarktis die Drake-Passage, die den Weg für den Antarktischen Zirkumpolarstrom ebnete. Dank dieser beiden Faktoren war die Antarktis bald vollständig mit Eis bedeckt. Wie eine Studie des Alfred-Wegener-Instituts nun zeigt, verzögerte sich diese massive Vereisung in mindestens einer Region. Dieses neue Puzzleteil zur frühen Geschichte des westantarktischen Eisschilds könnte helfen, seine instabile Zukunft vorherzusagen. Die Studie wurde gerade in veröffentlicht Natur Tagebuch Kommunikation Erde & Umwelt.

Für Klimaforscher steht die Westantarktis seit Jahren im Rampenlicht. Hier erstreckt sich der auf dem Kontinent liegende westantarktische Eisschild bis zum angrenzenden Amundsenmeer. In Küstennähe hat das Eis noch direkten Bodenkontakt; weiter zum offenen Meer schwimmt es. Weil der Klimawandel das Meerwasser immer weiter erwärmt, erodiert dieses zunehmend das Schelfeis von unten. Die Aufsetzlinie – der letzte Punkt, an dem das Eis noch auf dem Boden ruht – bewegt sich immer weiter landeinwärts. Durch Schmelzwasser und kalbende Eisberge verliert der in die Amundsensee mündende Thwaites-Gletscher heute doppelt so viel Eis wie vor 30 Jahren. Würde der westantarktische Eisschild vollständig zusammenbrechen, würde der globale Meeresspiegel um mehr als drei Meter ansteigen.

„Die Stabilität des Westantarktischen Eisschildes ist entscheidend für die zukünftige Entwicklung des globalen Meeresspiegels“, sagt die Erstautorin der Studie, Gabriele Uenzelmann-Neben vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). „Entsprechend arbeiten Forscher auf der ganzen Welt daran, das zukünftige Verhalten des Eises in einer wärmeren Welt mithilfe numerischer Simulationen vorherzusagen. Je mehr wir über die Geschichte des westantarktischen Eisschilds wissen, desto genauer können wir diese Modelle erstellen. Es ist mehr Die jüngere Geschichte ist gut dokumentiert, aber wir wissen immer noch sehr wenig über ihre früheren Jahre – insbesondere über die Entstehungsphase. Unsere Studie liefert ein wichtiges Puzzleteil.“

Im Rahmen zweier Forschungsfahrten an Bord der Polarstern untersuchten die Geophysikerin und ihr Team Sedimente in der Nähe des Pine Island Trough, einer kanalartigen Furche im Meeresboden des flachen Teils der Amundsensee, die sich von Nord nach Süd erstreckt führt direkt zur Westküste der Antarktis. Bei der Datenerhebung setzte das AWI-Team auf die bewährte Methode der Reflexionsseismologie: Die Polarstern zog ein 3.000 Meter langes Messkabel – oder Streamer – hinter sich her. Der Streamer ist mit Hydrophonen ausgestattet, die insgesamt 240 Messkanäle nutzen. Bei Vermessungskreuzfahrten wird ein Luftgewehr verwendet, um seismische Impulse hinter dem Schiff zu erzeugen. Diese Pulse dringen in den Meeresboden ein und werden an geologischen Grenzen – zB zwischen Sediment und hartem Gestein – zurückreflektiert, was von den Hydrophonen des Streamers aufgezeichnet wird. Anhand der unterschiedlichen Laufzeiten der Wellen und der jeweiligen Positionen der einzelnen Kanäle lässt sich die innere Struktur des Meeresbodens kartieren.

Die Messdaten zeigten einen großen Sedimentkörper, eine Sedimentverwehung, an der Ostflanke des Pine Island Trough, einen ohne Gegenstück an seiner Westseite. „Aufgrund des durch die Erdrotation erzeugten Coriolis-Effekts kann diese asymmetrische Ablagerung einer Sedimentverwehung auf der Ostseite des Trogs, nicht aber auf der Westseite, nur durch eine von Nord nach Süd auf die Küste zuströmende Tiefenwasserströmung verursacht worden sein.“ sagt Uenzelmann-Neben. „Dazu musste die Ozeanzirkulation zum Zeitpunkt der Ablagerung ähnlich wie heute sein, das heißt, die vorherrschenden Westwinde und der antarktische Zirkumpolarstrom mussten weit im Süden gelegen haben. Und ähnlich wie heute , muss das durch den Trog aufsteigende Tiefenwasser vergleichsweise warm gewesen sein.“

Zusätzliche Untersuchungen von Pollen aus Sedimentkernen, die in der Nähe des Trogs gesammelt wurden, weisen darauf hin, dass die Basis der Sedimentverwehung vor etwa 34 bis 36 Millionen Jahren gebildet wurde. Genau zur gleichen Zeit – an der Grenze zwischen Eozän und Oligozän – sanken die Temperaturen rund um den Globus und der antarktische Kontinent wurde mit Eis bedeckt. „Unsere Studie liefert überzeugende Beweise dafür, dass zur Zeit der großen Vergletscherung wärmeres Tiefenwasser in der Nähe des Schelfs der Amundsensee aufstieg und die Ausdehnung des Westantarktischen Eisschildes zum Meer verzögerte“, erklärt der AWI-Geophysiker. „Dieser wichtige und unerwartete Befund unterstreicht die enorme Bedeutung, die Meeresströmungen bereits während der Entstehungsphase des westantarktischen Eisschilds hatten und bis heute haben. Ausgestattet mit diesem zusätzlichen Wissen über die früheste Phase des Eisschilds, Prognosen über seine zukünftige Stabilität und sein Eis Rückzug kann nun verbessert werden.“