Beyond EPICA – Oldest Ice: Ältester Eiskern mit 1,2 Millionen Jahren Klimageschichte geborgen
Es ist ein historischer Erfolg für das europäische Bohrprojekt «Beyond EPICA – Oldest Ice»: Das internationale Forschungsteam konnte in der Antarktis einen 2.800 Meter langen Eiskern gewinnen, der mindestens 1,2 Millionen Jahre Klimageschichte enthält.
Vor etwa neun Jahren begann in der Ostantarktis die Suche nach dem idealen Ort für die Bohrstelle. Am «Little Dome C», rund 35 Kilometer von der Concordia-Station (Dome C) und 950 Kilometer von der Küste entfernt, schlug das Beyond EPICA-Team schließlich sein Camp auf.
Und nun, nach vier Feldsaisons im antarktischen Sommer, hat das Forschungsteam den ältesten kontinuierlichen Eiskern, der jemals geborgen wurde, zutage gefördert — ein historischer Meilenstein für die Klimaforschung, wie das Alfred-Wegener-Institut (AWI) diesen Erfolg am 9. Januar in einer Pressemitteilung beschreibt.
Im «Beyond EPICA – Oldest Ice» – Projekt arbeiten Institute aus zehn europäischen Ländern zusammen, darunter das AWI (Deutschland), der British Antarctic Survey (Vereinigtes Königreich), das Französische Polarinstitut IPEV (Frankreich), die Universität Bern (Schweiz) und das Institute of Polar Sciences of the National Research Council of Italy ISP-CNR (Italien), wobei letzteres die Leitung der Bohrung innehat.
Mindestens 1,2 Millionen Jahre Klimageschichte
Der Eiskern mit einer Länge von 2.800 Metern reicht von der Oberfläche des Eispanzers bis zum darunter liegenden Grundgestein und enthält eine kontinuierliche Aufzeichnung des Klimas der vergangenen 1,2 Millionen Jahre. Die untersten, ältesten Eisschichten stammen aus dem Unteren Pleistozän, oder Calabrium, einer Zeit als Homo erectus eine der dominierenden Homininen war.
Bisher lag der Rekord des ältesten kontinuierlichen Eiskerns bei 800.000 Jahren, der vom Vorgänger-Projekt EPICA im Jahr 2004 gewonnen wurde.
Im Interview erzählt uns Prof. Olaf Eisen, Glaziologe am AWI und der Universität Bremen, dass er «sehr erleichtert» ist, weil er mit seinem Team damals «alles richtig gemacht» hat. Damit meint er die Vorarbeiten für das Projekt: Von 2016 bis 2019 koordinierte er die Suche nach der optimalen Bohrstelle. Dafür untersuchten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit Hilfe von Radaraufnahmen von der Oberfläche die Struktur des Eises und schätzten anhand von Modellen dessen Alter.
Er fügt hinzu, dass der jetzt geborgene Eiskern möglicherweise sogar 1,5 Millionen Jahre zurückreichen könnte, was allerdings genaue Analysen erst bestätigen müssen.
In den unteren Abschnitten des kilometerlangen Eiskerns ist das Eis so stark komprimiert, dass ein Meter Eis bis zu 13.000 Jahren entspricht, wie erstmals durchgeführte Schnellanalysen vor Ort ergaben.
In jedem Fall ist dieser Eiskern von unschätzbarem Wert für die Klimaforschung. Einerseits ist er das erste kontinuierliche Archiv von Kohlenstoff in der Atmosphäre in der Zeit vor mehr als 800.000 Jahren, anhand dessen die Temperatur auf der Erde rekonstruiert werden kann, erklärt Prof. Eisen.
Andererseits hoffen er und das gesamte Team, dass in dem Eis, das die 400.000 Jahre jenseits von 800.000 Jahren abbildet, die Lösung eines Rätsels steckt, das die Klimawissenschaft schon lange beschäftigt:
Die Verlangsamung der Eiszeitzyklen
Aus Sedimentkernen, die aus dem Ozean stammen, ist bekannt, dass sich die Eiszeitzyklen in der Übergangsphase des Mittleren Pleistozäns vor rund einer Million Jahren von 41.000 Jahren auf 100.000 Jahre verlangsamt haben. Die Ursache dafür verraten sie allerdings nicht.
Die Hoffnung der Forschenden liegt nun auf dem ältesten Eis des neu gewonnenen Kerns. «Eine Schlüsselgröße ist das Kohlendioxid in der Atmosphäre. Weil man das in Sedimentkernen aus dem Ozean nicht direkt messen kann, […] ist es wichtig einen kontinuierlichen Kern zu haben, der das alte Gas der Atmosphäre enthält», so Prof. Eisen. «Es gab sehr viele Hypothesen, was denn diese Änderung von 41.000 auf 100.000 Jahre verursacht hat. Einige davon sind in den letzten Jahren unwahrscheinlicher geworden. Und aktuell deutet alles daraufhin, dass vor allem der Südozean eine große Rolle spielt im Kohlenstoff-Kreislauf.»
Prof. Eisen zählt entscheidende, noch offene Fragen auf, die mit den neuen Erkenntnissen hoffentlich beantwortet werden können: Welche Rolle spielt der Südliche Ozean? Wieviel Kohlenstoff kann er aufnehmen? Was bedeutet das für die zukünftigen Kohlendioxid-Gehalte in der Luft? Was bedeutet das vielleicht auch für die Zirkulation? Wie hat sich der Südozean dann verhalten an diesem Übergang? Was bedeutet das für die nächsten drei Jahrhunderte?
«Der Südozean treibt die globale Ozeanströmung an. Da wird das Tiefenwasser gebildet und wenn sich das verändert, wird man die Auswirkungen auch global spüren. Und das ist sozusagen die direkte Verbindung zur Klimakrise, die wir jetzt haben.»
Verlässlichere Vorhersagen
Die neuen Daten aus der Vergangenheit sollen nicht nur die Modelle verbessern, die das Klima der Zukunft prognostizieren, sondern Prof. Eisen zufolge vor allem auch helfen, Kippelemente und Zustände im Klimasystem besser vorhersagen zu können, um darauf vorbereitet zu sein.
«Aber es kann auch sein, dass wir noch andere Kippelemente auslösen, von denen wir bisher noch nicht so viel wussten», fügt er hinzu. «Und dabei soll uns das natürlich weiterhelfen, letztendlich mit diesen Daten in die Vergangenheit zu schauen, wie gut unsere Klimamodelle diese Änderung im Erdsystem wiedergeben können.»
Somit würden auch die Projektionen in die Zukunft unter verschiedenen Szenarien vertrauenswürdiger.
Gibt es noch älteres Eis in der Antarktis?
Sogar sehr viel älteres Eis. Im April 2024 berichtete Polar Journal AG über den Fund von 4,6 Millionen Jahre altem Eis in einem Blaueisgebiet in den Allan Hills, ebenfalls in der Ostantarktis, jedoch nahe der Küste.
Allerdings bekommt man in Blaueisgebieten kaum einen kontinuierlichen Eiskern, sondern vielmehr eine große Menge Eis aus einer bestimmten Zeit, erklärt Prof. Eisen. Das ist natürlich sehr interessant: Wenn z.B. in einem 1,4 Millionen Jahre alten kontinuierlichen Eiskern vom Little Dome C, der einen Durchmesser von nur zehn Zentimetern hat, etwas Besonderes entdeckt wurde, kann man in einem Blaueisgebiet viel mehr Material aus dieser Zeit finden und für weitere präzise Analysen verwenden.
Noch älteres Eis in kontinuierlicher Abfolge zu finden, ist hingegen nicht so einfach. Das australische Projekt «Million Year Ice Core» ist auf Empfehlung des Beyond EPICA-Konsortiums, das wie erwähnt die Region nach der besten Bohrstelle erkundet hat, zu einer anderen, von Little Dome C weiter entfernten Bohrstelle umgezogen und wird nun dort mit den Bohrungen beginnen. In dieser Region besteht die Chance, so Prof. Eisen, älteres Eis in einer besseren Auflösung zu finden.
Am AWI und in den anderen Instituten wird im Frühsommer mit der Ankunft des Eiskerns gerechnet. Dann wird die oberste Priorität sein, das im Eis eingeschlossene Kohlendioxid und Methan zu untersuchen, um die Klimageschichte rekonstruieren zu können. Die aufwändigeren Analysen von Partikeln etc. sollen erst danach erfolgen. Die ersten Ergebnisse liegen voraussichtlich in etwa einem Jahr vor.
Auf die Frage, wie Prof. Eisen angesichts der immer häufiger auftretenden Temperaturextreme und -rekorde im Ozean und in der Atmosphäre in die Zukunft blickt, antwortet er:
«Sehr frustriert: Wir haben große Fortschritte bei den Erneuerbaren Energien gemacht, wir sind auf einem guten Weg, wenn auch langsam. Solar ist mittlerweile global die günstigste Energieform. Anstatt den Übergang weiter zu beschleunigen, wird diese Entwicklung jetzt wieder mehr ausgebremst. Wir hätten jetzt noch alle Möglichkeiten, wir haben immer eine Möglichkeit gegenzusteuern, aber je länger wir warten, desto schwieriger, teurer und schmerzhafter wird es natürlich.»
Julia Hager, Polar Journal AG
Link zum Projekt Beyond EPICA – Oldest Ice: https://www.beyondepica.eu/en/
