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Unter dem Eis der Westantarktis lagern natürliche Archive früherer Klimaveränderungen. Dort haben sich Sedimente erhalten, die aus Warmzeiten stammen, in denen die Region teilweise oder ganz eisfrei war. Ein internationales Forschungsteam unter der Co-Leitung eines Forschers der ETH Zürich und der Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft hat mit dem eigenem Bohrsystem den längsten unter einem Eisschild Sedimentkern hervorgeholt. Der 228 Meter lange Kern enthält geologische Belege und Fossilien von Meeresorganismen, die auf ein früher offenes, eisfreies Meer deuten. Dieser Datenschatz erlaubt neue Schlüsse, wie empfindlich der westantarktische Eisschild auf Klimaerwärmung reagiert.
Rund 700 Kilometer von den nächsten Antarktisstationen entfernt haben Forschende einen Datenschatz der Klimageschichte gefunden. Am Standort Crary Ice Rise am Rande des westantarktischen Eisschilds bohrten die Forschenden ein Loch in das 523 Meter dicke Eis. Hervorgeholt haben sie einen rekordverdächtigen Sedimentkern von 228 Metern Länge, der aus Schlamm- und Gesteinsproben besteht. Der Sedimentkern stellt ein regelrechtes Klimaarchiv dar, das die Umweltbedingungen aus früheren, wärmeren Zeiten der Erdgeschichte festhält. Dadurch enthält der Kern auch wichtige Informationen, wie schnell die Eisdecke in der Westantarktis in Zukunft bei weiter steigenden Temperaturen schmelzen dürfte.
Sollte der westantarktische Eisschild vollständig schmelzen, stiege der Meeresspiegel weltweit um vier bis fünf Meter, wie Forschende berechnet haben. Bisher stützten sich Vorhersagen, wie sich das Eis verhält, wenn es wärmer wird, vor allem auf Satellitenbeobachtungen sowie auf geologische Funde am Rand des Eisschilds, unter dem Schelfeis und dem Meereis sowie aus dem offenen Rossmeer und dem Südpolarmeer.
Umfassender Nachweis früherer Wärmezeiten
Der neue Sedimentkern, den die Forschenden im Rahmen des internationalen Projekts SWAIS2C (Sensitivity of the West Antarctic Ice Sheet to 2°C) am Crary Ice Rise – einer Eiskuppel, die am inneren Rand des Ross-Schelfeises auf dem Meeresboden aufliegt – gewonnen haben, liefert erstmals direkte und umfassende Hinweise darauf, wie sich der Rand des westantarktischen Eisschilds während früherer Warmzeiten verhielt. «Die Daten aus dem Sedimentkern helfen uns entscheidend, um zu verstehen, wie der Westantarktische Eisschild und das Ross-Schelfeis auf eine Erderwärmung über der 2-Grad-Marke reagieren dürften. Erste Anzeichen deuten darauf hin, dass die Sedimentschichten im Kern bis zu 23 Millionen Jahre zurückreichen. Diese Spanne schliesst auch Perioden ein, in denen die globale Durchschnittstemperatur deutlich höher als 2° Celsius über dem vorindustriellen Niveau lag», sagt SWAIS2C Co-Leiter Huw Horgan, Forscher der Te Herenga Waka – Victoria University of Wellington in Neuseeland, sowie der ETH Zürich und der Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL).
Bereits im Feld nahmen die Forschenden eine erste, vorläufige Datierung der Sedimente vor – gestützt auf winzige Fossilien von Meeresorganismen, die sie in einigen der Schichten vorfanden. Die Forschenden aus den zehn Ländern, die im SWAIS2C-Projekt zusammenarbeiten, werden nun zuhause das Alter der Sedimentlagen genauer bestimmen.
Wo heute dickes Eis liegt, war einst offenes Meer
Als die Forschenden durch die Sedimentschichten tief unter der Eisdecke bohrten, und dabei bis zu drei Meter lange Bohrkerne entnahmen, stiessen sie auf unterschiedliche Sedimenttypen wie Schlamm, Kies oder Steine. «Wir fanden eine erstaunliche Vielfalt vor. Manche Sedimente entsprachen den typischen Ablagerungen, wie sie heute unter einem Eisschild wie am Crary Ice Rise vorkommen. Andere hingegen waren typischer für offenes Meer oder für Schelfeis, das auf dem Ozean schwimmt, oder für eine Schelfeiskante am Rand, wo die Eisblöcke abbrechen», sagt Co-Projektleiterin Molly Patterson, Professorin für Geologie an der Binghamton University in den USA.
Muschelreste und Überreste von Meeresorganismen, die Licht zum Überleben benötigen, deuten darauf hin, dass in der Westantarktis zeitweise offenes und eisfreies Meer war. Forschende haben bereits zuvor vermutet, dass in dieser Region früher ein offener Ozean gewesen war. Dieser Befund würde auch nahelegen, dass sich das Ross-Schelfeis einst teilweise oder sogar vollständig zurückgezogen haben könnte und möglicherweise der Westantarktische Eisschild einst auch zusammenbrach.
Die Ungewissheit dieser Vermutung besteht darin, in welchen Perioden dies genau der Fall war. Das wollen die Forschenden in SWAIS2C nun herausfinden – und auch, welche Umweltfaktoren den Rückzug des Eisschilds beeinflussten, erklärt Patterson.
Rekord-Bohrung im dritten Versuch gemeistert
Die Bohrung und Bergung des Sedimentkerns ist das Ergebnis intensiver Zusammenarbeit und eine technische Meisterleistung: Für die 29 Wissenschaftler:innen, Bohrtechniker:innen, Ingenieur:innen und Polarexpert:innen war der Erfolg zunächst alles andere als sicher. Zwei frühere Bohrversuche des SWAIS2CProjekts waren an technischen Schwierigkeiten gescheitert. Das kam nicht unerwartet: Schliesslich barg noch nie jemand zuvor geologische Sedimente aus solcher Tiefe unter einem Eisschild und so weitab von jeder Versorgungsstation.
«Soweit wir wissen, waren die bisher längsten unter einem Eisschild gebohrten Kerne kürzer als zehn Meter. Wir haben unser Ziel von 200 Metern deutlich übertroffen. Das ist Antarktis-Pionierforschung, wie sie leibt und lebt», sagt Patterson.
Das 29-köpfige Team arbeitete im Schichtbetrieb rund um die Uhr mit einem eigens entwickelten Bohrsystem. Um an die schwer zugänglichen Sedimente zu gelangen, schmolz das Team zunächst mit einer Heisswasserbohrung ein Loch durch das 523 Meter dicke Eis. Anschliessend liessen sie mehr als 1300 Meter Steigrohre und Bohrstränge in die Öffnung hinab. Sobald der Kern an die Oberfläche geholt war, dokumentierten die Forschenden die Sedimentröhren und entnahmen die Proben.
Weitere Bohrungen geplant
«Es war ein grossartiges Gefühl, als der erste Kern an die Oberfläche kam – doch sofort denkt man an den nächsten und den übernächsten. Die Anspannung hält bis zum Schluss an. Umso mehr freuen wir uns, dass wir aus früheren Schwierigkeiten gelernt haben und nun diesen geologischen Datenschatz bergen konnten, der auch helfen wird, um sich auf die Auswirkungen des Klimawandels vorzubereiten», sagt Horgan.
Der Forscher blickt schon voraus: «Unser multidisziplinäres, internationales Team arbeitet bereits daran, die im Kern verborgene Klimageschichte zu entschlüsseln. Nachdem sich unser Bohrsystem unter den harten antarktischen Bedingungen bewährt und den Test mit Bravour bestanden hat, richten wir den Blick nach vorn: Wir planen weitere Bohrungen, um mehr zu erfahren, wie empfindlich der westantarktische Eisschild auf die globale Erwärmung reagieren wird.»
Dieser Artikel ist eine leicht gekürzte und redaktionell bearbeitete Version einer englischen Medienmitteilung, die im Rahmen des SWAIS2C-Projekts verfasst worden ist.
Dr. Huw Joseph Horgan, ETH Zürich, horganh(at)vaw.baug.ethz.ch
https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2026/02/bohrkern-in-re...
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, all interested persons
Environment / ecology, Oceanology / climate
transregional, national
Cooperation agreements, Research projects
German
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