Tief im antarktischen Eis haben Wissenschaftler ein geologisches Archiv ausgegraben, eine Entdeckung, die die Vorhersagen über den künftigen Anstieg des Meeresspiegels verändern könnte. Das Forschungsteam bohrte sich durch 523 Meter Eis im Crary Ice Rise am Rande des westantarktischen Eisschildes und extrahierte erfolgreich einen 228 Meter langen Schlammstein-Sedimentkern. Diese Sedimente liefern wichtige Hinweise auf Umweltveränderungen während früherer Warmperioden in der Erdgeschichte und helfen abzuschätzen, wie schnell die Eisschilde der Region aufgrund der globalen Erwärmung schmelzen.
Wenn der westantarktische Eisschild vollständig zusammenbricht, wird der globale Meeresspiegel voraussichtlich um 4 bis 5 Meter ansteigen. Frühere Vorhersagen stützten sich hauptsächlich auf Satellitendaten und Sedimentaufzeichnungen in der Nähe der Eiskante, unter schwimmenden Eisschelfs, im Meereis sowie im Rossmeer und im Südpolarmeer. Dieser Kern liefert direkte und detaillierte Beweise für frühere Warmperioden am Rande des Eisschildes.
Diese Bohrung gehört zum internationalen SWAIS2C-Projekt (Sensitivity of the West Antarctic Ice Sheet to 2°C Warming) und befand sich im Cleary Ice Dome am inneren Rand des Ross-Schelfeises. Im Gegensatz zu früheren Aufzeichnungen offenbart dieser Bohrkern direkt das Verhalten des Eisschildes.
Eine vorläufige Analyse zeigt, dass die Kernsedimente die letzten 23 Millionen Jahre abdecken, einschließlich eines Zeitraums, in dem die globalen Durchschnittstemperaturen mehr als 2 °C höher waren als vorindustrielle Zeiten. Dies wird wichtige Erkenntnisse zur Vorhersage der Reaktion des westantarktischen Eisschildes und des Ross-Schelfeises auf eine Erwärmung über 2 °C liefern.
An der Bohrstelle wurden vorläufige Datierungsschätzungen vorgenommen, indem in Sedimentschichten konservierte marine Mikrobenfossilien identifiziert wurden. Forscher des SWAIS2C-Projekts aus 10 Ländern werden weitere detaillierte Analysen durchführen, um den Zeitplan zu bestätigen.
Im Verlauf der Bohrungen extrahierte das Team bis zu drei Meter lange Kernabschnitte, die eine bemerkenswerte Vielfalt an Sedimenten zeigten, die von feinem Schlamm bis hin zu kompaktem Kies mit großen Steinen reichten. Einige der Ablagerungen ähneln Eisschildablagerungen unter dem aktuellen Cleary Ice Dome, es gibt jedoch auch Anzeichen für den typischen offenen Ozean, einen schwimmenden, mit Schelfeis bedeckten Ozean oder das Kalben von Eisbergen am Schelfeisrand.
Muschelfragmente und Überreste lichthungriger Meereslebewesen deuten darauf hin, dass das Gebiet einst eher von offenem Ozean als von Eis bedeckt war, was langjährige Spekulationen bestätigt, dass sich das Ross-Schelfeis teilweise oder vollständig zurückgezogen hat und dass Teile des westantarktischen Eisschildes zusammengebrochen sein könnten.
Die Bestimmung des genauen Zeitpunkts dieser Rezessionen und der Umweltbedingungen, die sie auslösen, ist ein vorrangiges Ziel des SWAIS2C-Teams.
Die Gewinnung des Kerns war nicht nur ein wissenschaftlicher Meilenstein, sondern auch eine technische Meisterleistung. Das 29-köpfige Team, bestehend aus Wissenschaftlern, Bohrern, Ingenieuren und Polarexperten, war mit großer Unsicherheit konfrontiert, nachdem zwei frühere Versuche aufgrund technischer Mängel gescheitert waren. Zuvor war der längste Sedimentkern unter der Eisdecke weniger als 10 Meter lang, sie übertrafen jedoch das Ziel von 200 Metern. Das ist Spitzenwissenschaft der Antarktis.
Das Team nutzte ein spezielles Bohrsystem, um im Dauerschichtbetrieb zu arbeiten. Sie bohrten zunächst mit heißem Wasser das 523 Meter tiefe Loch und senkten dann mehr als 1.300 Meter „Steigrohre“ und „Bohrrohre“ ab, um an die darunter liegenden Sedimente zu gelangen. Jeder Kernabschnitt wurde sorgfältig aufgezeichnet, fotografiert, geröntgt und beprobt.
„Es fühlt sich großartig an, wenn der erste Abschnitt des Kerns auftaucht, aber dann macht man sich Sorgen um den nächsten Abschnitt, bis er vorbei ist“, sagte Huw Horgan, Co-Leiter des SWAIS2C-Wissenschaftlers von der Victoria University Wellington, der ETH Zürich und der WSL. „Wir haben aus früheren Herausforderungen gelernt und diese geologischen Aufzeichnungen erfolgreich extrahiert, die der Welt helfen werden, die Auswirkungen des Klimawandels zu bekämpfen.“
Molly Patterson, eine weitere Co-Chefwissenschaftlerin und Professorin für Geologie an der Binghamton University in den Vereinigten Staaten, sagte: „Unser multidisziplinäres internationales Team hat begonnen, zusammenzuarbeiten, um die Klimageheimnisse in den Kernen zu entschlüsseln. Das Bohrsystem hat dem harten Test in der Antarktis standgehalten, und wir planen, in Zukunft weiter zu bohren, um ein tieferes Verständnis der Empfindlichkeit des westantarktischen Eisschildes gegenüber der globalen Erwärmung zu erlangen.“