Wie auf einem anderen Planeten

Als viele Wissenschaftler noch über den erstaunlichen Rückgang der ostantarktischen Gletscher grübelten, flog van Ommen mit seinen Kollegen über den Totten-Gletscher und untersuchte seine Unterseite. "Die Landschaft unter dem Eis ist besonders wichtig für den Gletscherfluss und seine Reaktion auf Klimaveränderungen", weiß van Ommen. Das Team hatte vor etwa zehn Jahren die internationale Initiative ICECAP (International Collaboration for Exploration of the Cryosphere through Aerogeophysical Profiling) ins Leben gerufen, um systematisch die bedeckten Landgebiete zu erkunden. Damals wussten sie noch "fast gar nichts über die Vorgänge in der Tiefe", erinnert sich der Forscher. Seitdem überquert das Flugzeug der ICECAP jeden Sommer kreuz und quer den großen Kontinent und blickt mittels Radar sowie Gravitations- und Magnetsensoren durch das Eis hindurch. "Das sind die besten Flüge der Welt", sagt der Glaziologe Martin Siegert vom Imperial College London, der das Projekt leitet. Der scheinbar strukturlose Eisschild verändert sich laufend mit Schneedünen, die vom Wind geschaffen werden, und Eis, das in dem unwirklichen Licht der Antarktis in tausend Farben schillert. "Das sieht aus wie von einem anderen Planeten", schwärmt er.

Die Flüge haben Bilder einer erstaunlich dramatischen Landschaft unterhalb des relativ flachen Eisschildes gebracht. Wie erste Ergebnisse der Luftaufnahmen vom Januar unter der Leitung des Glaziologen Sun Bo vom Polar Research Institute of China in Schanghai bestätigen, befindet sich hier ein 1100 Kilometer langer Canyon, der nicht nur der längste der Welt, sondern auch fast so tief wie der Grand Canyon in den USA ist. In vorherigen Flügen über das Wilkes-Land hatte das Team um van Ommen erkannt, dass 21 Prozent des Totten-Gletscherbeckens mehr als einen Kilometer unter dem Meeresspiegel liegt, in einem Gebiet das 100-mal größer ist als bisher gedacht. "So ein riesiges Becken hatten wir wirklich nicht erwartet", sagt der ebenfalls maßgeblich an ICECAP beteiligte Geophysiker Donald Blankenship von der University of Texas in Austin. Neben diesen Gräben fanden die Forscher Mulden, die sich vom Rand des Totten-Eisschelfs bis zur Grounding Line 125 Kilometer landeinwärts erstreckten und 2,7 Kilometer unter der Meeresoberfläche lagen. Auf Grund der stark welligen Landschaft könnte das warme Wasser aus dem Meer schnell bis zum Eis vordringen und es zum Schmelzen bringen.

Laden... © Paul Brown / Australian Antarctic Division (Ausschnitt) Erste Forscher am Totten-Eisschild | Der Eisbrecher Aurora Australis hat 2015 die ersten Forscher zum Totten-Eisschild in der Ostantarktis gebracht.

Als die RSV Aurora Australis im Jahr 2015 den Totten-Gletscher erreichte, war dies die erste Gelegenheit zu genaueren Analysen. In der Nähe der Gletscherzunge entdeckten Rintoul und sein Team Wasser mit einer Temperatur von 0,3 Grad Celsius – also viel wärmer als der lokale Gefrierpunkt von Meerwasser bei minus zwei Grad Celsius. "Hierdurch wird die hohe Schmelzrate verursacht", erklärt der Forscher. Wie seine installierten Messinstrumente zeigten, hat das Wasser hier auch das ganze Jahr diese Temperatur. Wenn es nun den neu entdeckten Kanälen unter dem Totten-Gletscher zur Grounding Line folgt, wird es an dieser Stelle mindestens 3,2 Grad Celsius wärmer sein als der Gefrierpunkt. "Das wären dann wirklich schlechte Nachrichten", sagt er. Die Eisschilder könnten aber auch vom Inneren der Antarktis bedroht sein, und zwar von Seen unterhalb der Eisschicht, die immer wieder Wasser in Richtung Küste schicken und diese überfluten. Vor etwa zehn Jahren machten sich vom Lake Cook unterhalb des Eisschildes in Wilkes-Land plötzlich 5,2 Milliarden Kubikmeter Wasser auf den Weg – die bisher größte Menge. Solche Massen können destabilisierend wirken und den Eisfluss sowie das Kalben der Eisberge beschleunigen, erklärt Leigh Stearns von der University of Kansas in Lawrence.

Eisverlust in der Ostantarktis könnte sich wiederholen

Laut den Wissenschaftlern sind das alles keine rein hypothetischen, sondern sehr reale Szenarien. So haben Untersuchungen der letzten Jahre gezeigt, dass Ostantarktika in der Vergangenheit schon viel Eis verloren hat und sich dieses in näherer Zukunft auch wiederholen könnte. Hinweise darauf brachte eine vom Integrated Ocean Drilling Program unterstützte Expedition im Jahr 2010. Damals wurden Meeresbodensedimente von der Küste vor dem Ostteil des Kontinents entnommen, was zweifelsohne ein gefährliches Unterfangen war. Das Schiff musste mehrmals das Bohren einstellen und riesigen Eisbergen ausweichen. "Die Gewässer rund um Antarktika gehören zu den schwierigsten Umgebungen für Bohrungen", betont die Geochemikerin Tina van de Flierdt vom Imperial College London, eine der Gruppenleiterinnen bei der Expedition. Doch der Einsatz lohnte sich und die Forscher erkannten erstaunliche Veränderungen im Eisschild. "Wir waren lange der Meinung, dass die ostantarktische Eisschicht nach 14 Millionen Jahren Wachstum am Ende angekommen sei, sagt van de Flierdt. "Dieser dicke, stabile Eisblock verändert sich aber gar nicht so sehr im Zuge der Klimaveränderungen.” Stattdessen zeigten die Meeresbodensedimente eine Zunahme und Abnahme der Eisschicht in der Zeit vor 5,3 bis 3,3 Millionen Jahren, im Zeitalter des Pliozäns, als die Lufttemperaturen bis zu 2 Grad Celsius höher lagen als heute. "Wir haben eindeutige Hinweise aus Zeiten mit Temperaturanstieg – das heißt, die Eisschicht reagierte sehr wohl sensibel auf die Erwärmung", erklärt van de Flierdt.

Die Wissenschaftler haben auch alarmierende erste Ergebnisse über die letzte interglaziale Periode, zwischen 129 000 und 116 000 Jahre vor unserer Zeit. Damals war es auf unserem Globus ähnlich warm wie heute, und die Eisschicht schrumpfte fast so stark wie in dem wesentlich wärmeren Pliozän. "Das hat uns wirklich überrascht", sagt van de Flierdt. "Wenn sich diese Ergebnisse bestätigen, dann wird es richtig spannend", meint die Geochemikerin Maureen Raymo vom Lamont-Doherty Earth Observatory in Palisades in New York. "Das würde nämlich bedeuten, dass auch schon bei geringer Erwärmung ein ziemliches Stück Eis verloren gehen kann", erläutert sie.

Die Verletzbarkeit Ostantarktikas lässt die Wissenschaftler zunehmend besorgt in die Zukunft blicken. Vorhersagen über Jahrzehnte oder Jahrhunderte lassen sich nur mit Hilfe von Computermodellen erstellen, die Reaktionen der Eisschilde auf die Klimaveränderungen simulieren können. Doch die vorhandenen Modelle sind relativ einfach und konnten bisher nicht einmal die Ereignisse der Vergangenheit genau darstellen, wie beispielsweise die deutlichen Gletscherrückgänge der Vergangenheit. Die Klimaforscher Robert DeConto von der University of Massachusetts in Amherst und David Pollard von der Pennsylvania State University in University Park verbesserten immerhin die Simulationen, indem sie manche bisher vernachlässigte Aspekte einbrachten. So rechnet ihr Modell ein, dass Schmelzwasser unter der Eisoberfläche die Gletscherspalten tiefer einschneidet und die Eisschilde sprengt. Damit simuliert das Modell, wie die Cliffs kollabieren, sobald die stützenden Eisschilde verloren gehen. Mit diesem Modell konnten DeConto und Pollard zeigen, wie sich die Gletscher Ostantarktikas in der letzten interglazialen Periode und im Pliozän deutlich zurückzogen. "Damit ist es zum ersten Mal möglich, die Simulationen der Eisschilder zumindest grob mit unserem Verständnis vom Rückgang der Gletscher und dem Anstieg des Meeresspiegels in der Vergangenheit in Einklang zu bringen", sagt van Ommen.