Westantarktischer Eisschild – Ein internationales Team um Dr. Molly Patterson legt neue Befunde frei

Das Forschungsteam übernachtete in Zelten direkt auf dem Eis. Foto: Ana Tovey / SWAIS2C

„Wir haben Sedimente identifiziert, die typisch für ein offenes Ozeanumfeld sind“, sagt Co-Chief Scientist Dr. Molly Patterson.

Was zunächst wie eine präzise fachliche Einordnung klingt, verschiebt den Blick auf den westantarktischen Eisschild grundlegend. Die Funde stammen aus einer Tiefe, die heute von mehr als 500 Metern Eis überlagert ist – und belegen, dass sich an genau diesem Ort in der Vergangenheit zeitweise offenes Meer befand.

Der Nachweis basiert nicht auf Modellannahmen oder indirekten Rekonstruktionen, sondern auf einem Sedimentkern, der direkt unter dem Eis gewonnen wurde. In einzelnen Schichten fanden sich Schalenfragmente und Überreste mariner Organismen, die nur unter Lichteinfluss existieren können. Ihre Präsenz ist eindeutig: Über dem Ablagerungsraum kann kein geschlossenes Eis gelegen haben.

Dr. Georgia Grant (Earth Sciences New Zealand) untersucht den ersten geborgenen Sedimentkern. Foto: Ana Tovey / SWAIS2C

Für die Klimaforschung markiert das einen qualitativen Sprung. Und für Wissenschaftlerinnen wie Patterson steht es für eine Form der Arbeit, die sich auf direkte Evidenz stützt – erhoben unter Bedingungen, die weit entfernt sind von standardisierten Laborsituationen.

Mehr als 700 Kilometer von der nächsten Forschungsstation entfernt, am Crary Ice Rise am Rand des westantarktischen Eisschilds, ist genau diese Evidenz nun erstmals in einer durchgehenden geologischen Sequenz verfügbar. Ein internationales Team unter Beteiligung von Earth Sciences New Zealand, der Te Herenga Waka – Victoria University of Wellington und Antarctica New Zealand hat den bislang längsten Sedimentkern unter einem Eisschild geborgen: 228 Meter Material aus Schlamm und Gestein, gewonnen unter 523 Metern Eis.

Dr. Molly Patterson hält eines der unter dem Eis geborgenen Sedimentkern-Segmente in den Händen. Foto: Ana Tovey / SWAIS2C

Damit liegt ein Datensatz vor, der nicht nur punktuelle Hinweise liefert, sondern eine zeitliche Abfolge von Umweltbedingungen über Millionen Jahre hinweg abbildet. Erste Auswertungen deuten darauf hin, dass die Schichten bis zu 23 Millionen Jahre zurückreichen – einschließlich Perioden, in denen die globale Durchschnittstemperatur deutlich über dem heute diskutierten Zwei-Grad-Niveau lag.

„Dieses Archiv wird uns entscheidende Einblicke geben, wie der westantarktische Eisschild und das Ross-Schelfeis auf Temperaturen oberhalb von zwei Grad reagieren“, erklärt Co-Chief Scientist Dr. Huw Horgan.

Die Bedeutung dieser Aussage liegt in ihrer Präzision. Bisherige Modelle mussten sich auf Daten aus anderen Regionen stützen, auf indirekte Ableitungen und Annäherungen. Der jetzt gewonnene Kern stammt aus genau der Zone, deren zukünftige Stabilität für den globalen Meeresspiegel entscheidend ist.

Der westantarktische Eisschild enthält genug Eis, um den Meeresspiegel im vollständigen Schmelzfall um mehrere Meter anzuheben. Satellitenmessungen zeigen seit Jahren einen beschleunigten Massenverlust. Die offene Frage war bislang, ab welchem Punkt dieser Prozess in eine nichtlineare Dynamik übergeht – und wie schnell sich ein solcher Übergang vollziehen kann.

Der neue Datensatz liefert hierfür erstmals eine belastbare Grundlage.

Die im Kern dokumentierten Ablagerungen zeigen eine klare Abfolge unterschiedlicher Umweltzustände. Phasen stabiler Eisüberdeckung wechseln mit Perioden, in denen sich das System deutlich offener und dynamischer verhielt. Entscheidend ist dabei nicht nur die Existenz dieser Zustände, sondern ihre Einbettung in ein zeitliches und klimatisches Umfeld, das sich quantifizieren lässt.

Damit wird es möglich, nicht nur festzustellen, dass der Eisschild in der Vergangenheit instabil war, sondern auch zu bestimmen, unter welchen Bedingungen diese Instabilität eintrat. Meerestemperaturen, Sedimentationsprozesse und die Dynamik von Schelfeisrändern lassen sich aus den Daten rekonstruieren und in Modelle überführen.

Co-Chief Scientist Dr. Huw Horgan. Foto: Anthony Powell / Antarctica New Zealand

Der Weg zu diesem Ergebnis war technisch und logistisch außergewöhnlich anspruchsvoll. Um den Sedimentkörper überhaupt zu erreichen, musste zunächst ein Schacht von mehr als 500 Metern Tiefe durch das Eis geschmolzen werden – mittels Heißwasserbohrung. Anschließend wurde ein über 1300 Meter langes Bohrgestänge in die Tiefe geführt. Die geborgenen Kernsegmente, jeweils bis zu drei Meter lang, wurden direkt vor Ort dokumentiert, fotografiert und analysiert.

Die Arbeiten liefen im Schichtbetrieb rund um die Uhr.

Das gesamte Equipment wurde über eine Strecke von rund 1100 Kilometern über das Ross-Schelfeis transportiert. Das Camp operierte vollständig autark über mehrere Wochen hinweg. Wetterbedingungen verzögerten die Arbeiten zusätzlich – insbesondere durch dichten, gefrierenden Nebel, der den Zugang per Flugzeug erheblich einschränkte.

Hinzu kommt, dass der Erfolg erst im dritten Anlauf erreicht wurde. Zwei vorherige Bohrversuche waren an technischen Herausforderungen gescheitert. Dass die Mission dennoch fortgesetzt und schließlich erfolgreich abgeschlossen wurde, verweist auf die Erfahrung und Anpassungsfähigkeit des Teams.

Co-Chief Scientist Dr. Molly Patterson. Foto: Ana Tovey / SWAIS2C

„Der Moment, in dem der erste Kern an die Oberfläche kam, war entscheidend“, sagt Horgan. „Aber die eigentliche Herausforderung bestand darin, die gesamte Sequenz zu sichern.“

Diese Sequenz ist es, die den wissenschaftlichen Wert definiert. Einzelne Funde liefern Hinweise. Eine durchgehende Abfolge ermöglicht Verständnis.

Für die Klimaforschung bedeutet das eine Verschiebung der Datengrundlage. Modelle können nun auf einen direkten Referenzdatensatz zurückgreifen, der die Reaktion des Systems unter realen Warmklimabedingungen dokumentiert. Unsicherheiten lassen sich damit nicht vollständig eliminieren, aber deutlich eingrenzen.

Gleichzeitig zeigt dieses Projekt, wie sich wissenschaftliche Arbeit in extremen Umgebungen verändert hat. Interdisziplinäre Teams, internationale Kooperationen und hochspezialisierte Technologien greifen ineinander. Die Leitung durch Wissenschaftlerinnen wie Patterson ist dabei kein Sonderfall, sondern Ausdruck einer Struktur, in der Kompetenz und Erfahrung den Ausschlag geben.

Der Sedimentkern vom Crary Ice Rise ist damit mehr als ein geologischer Befund. Er ist ein Referenzpunkt für die Dynamik eines Systems, dessen Entwicklung globale Konsequenzen hat. Er markiert gleichzeitig den Moment, in dem aus Annahmen überprüfbare Realität wird.