Das antarktische Wasserrätsel – wie Fluten zur Eisschmelze beitragen

Im Herbst 2021 brach ein internationales Forscherteam der ?New Zealand's Antarctic Science Plattform? zum S¨¹dpol auf. Ziel der Expedition war das Ross-Schelfeis in der Westantarktis, eine schwimmende Eisplatte, gut zehnmal so gross wie die Schweiz. An der K¨¹ste betreibt Neuseeland seit 1957 die Scott-Forschungsstation. Von dort drang das Expeditionsteam weiter s¨¹dw?rts vor. Zwei Wochen und 1200 Kilometer sp?ter erreichten sie ihr Ziel auf dem Eisstrom Kamb: Das ist ein 350 km langer, 100 km breiter und mehrere Hundert Meter tiefer Gletscher, der aus dem Inneren der Antarktis in Richtung Meer verl?uft und an der K¨¹ste ins Ross-Schelfeis ¨¹bergeht.

Heiss-Wasser-Bohrung durch das antarktische Eis

An dieser entlegenen Stelle auf dem ewigen Eis errichtete das Supportteam eine tempor?re Forschungsstation mit eigener Landebahn und Zeltunterk¨¹nften f¨¹r 26 Personen. F¨¹r ihre Forschungsarbeit nutzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die g¨¹nstigen Bedingungen des antarktischen Sommers mit Temperaturen von -10 ¡ãC, leichtem Wind und 24 Stunden Helligkeit pro Tag. Hier bohrten sie 500 Meter tief durch die Eisschicht bis zum antarktischen Festland, wo sie auf Wasser und Sedimentgestein trafen. F¨¹r die Heiss-Wasser-Bohrung nutzten sie eine Hochdruckd¨¹se und 80-gr?diges Wasser. Mit 30 cm Durchmesser war das Bohrloch gross genug, um eine Kamera und diverse Messger?te in die Tiefe hinunterzulassen und die Verh?ltnisse am Fuss des Eisstroms zu erkunden.

?Am Ende des Bohrlochs stiessen wir auf Wasser, und mit unserer Kamera entdeckten wir hier, 400 Kilometer vom offenen Meer entfernt, sogar einen Schwarm von Hummer-artigen Lebewesen?, berichtet Expeditionsleiter Huw Horgan, der seit zwei Jahren als Wissenschaftler an der ETH Z¨¹rich und an der Forschungsanstalt f¨¹r Wald, Schnee und Landschaft WSL bei Professor Daniel Farinotti arbeitet. Die Bohrung ist ein wissenschaftlicher Meilenstein.

Die Forschenden vermuteten zwar schon l?nger, dass unter dem Eisschild Wasser fliesst. Das Wasser kommt dort aufgrund der Erdw?rme und weiterer Faktoren vor. Forschende hatten auch schon mit Satelliten mehrere Hundert Seen unter den Eiskappen der West- und Ostantarktis entdeckt. Aber die Wasserstr?me in den Tiefen der Eiskappen geben noch viele R?tsel auf.

Mit der Bohrung durch den Eisstrom Kamb ist es zum ersten Mal ¨¹berhaupt gelungen, einen solchen Wasserstrom, der in einer H?hle unter dem Eis auf den Ozean trifft, direkt aus unmittelbarer N?he zu beobachten.

Unter dem Eis gibt es regelrechte Fluten

Mit ihren Messger?ten analysierten die Forschenden die Eigenschaften des Wasserstroms, darunter Temperatur, Salzgehalt und Sedimentgehalt, also die Menge an festen Partikeln im Wasser. Mit einem Echolot konnten sie den Querschnitt des wasserf¨¹hrenden Eiskanals auf etwa 100 mal 200 Metern absch?tzen. Man darf sich den gletscherunterseitigen oder subglazialen Wasserstrom nicht als reissenden Fluss vorstellen. Es handelt sich vielmehr um ein vergleichsweise ruhendes Gew?sser, und das meiste Wasser stammt aus dem Meer. Nur geringe Mengen ¨C weniger als ein Kubikmeter pro Sekunde ¨C sind Frischwasser, also Wasser, dass unterhalb des Kamb-Eisstroms in Richtung Meer nachstr?mt. ?Diese Wassermenge ist viel kleiner als das, was uns die bestehenden Modelle vorhergesagt hatten?, fasst Huw Horgan ein Hauptergebnis der Studie zusammen.

Nicht minder wichtig ist f¨¹r das Forscherteam ein zweites Ergebnis: der subglaziale Wasserstrom nicht kontinuierlich fliesst, sondern sein Lauf schwankt mit der Zeit stark. ?Wir vermuten, dass das Wasser aus flussaufw?rts liegenden, subglazialen Seen stammt. Diese Seen f¨¹llen und entleeren sich in bestimmten Zyklen. Wenn sie sich entleeren, kommt, ergiesst sich eine Wasserflut in Richtung Meer?, sagt Horgan. Dass solche Flutereignisse tats?chlich vorkommen, wiesen die Forscher nach, indem sie Sedimentproben aus dem Boden unter dem Eisstrom auswerteten. Grosse Flutereignisse treten demnach etwa alle zehn Jahre auf. Daneben gibt es m?glicherweise kleinere Flutereignisse, die die Forscher mit den bisherigen Messmethoden allerdings nicht nachweisen k?nnen.

Wichtige Grundlagen f¨¹r die Klimaforschung

Die Studie des internationalen Forscherteams ist ein Baustein zu einem besseren Verst?ndnis der Wasserstr?me unter dem antarktischen Eisschild. Sie leistet zugleich einen Beitrag, um die Folgen der Erderw?rmung in den kommenden Jahrzehnten verl?sslicher absch?tzen zu k?nnen. Die Schmelzprozesse im antarktischen Schelfeis sind n?mlich eine wichtige Ursache f¨¹r das erwartete Ansteigen des Meeresspiegels. Das liegt daran, dass das Ross-Schelfeis und andere Schelfeis-Formationen wie eine Barriere wirken: Sie halten die Eisstr?me auf dem antarktischen Festland zur¨¹ck und verhindern so, dass sie zum Meer wandern und dabei auch abschmelzen.

?Die subglazialen Wasserstr?me spielen eine zentrale Rolle beim Abschmelzen des Schelfeises?, betont Huw Horgan. ?Unsere Erkenntnisse sind daher eine Voraussetzung f¨¹r die Entwicklung neuer Modelle, die das Schmelzen des Schelfeises beschreiben und das Ansteigen des Meeresspiegels noch genauer vorhersagen k?nnen.?

Folgen der Erderw?rmung

Die Ver?nderungen der Eisbedeckung am S¨¹dpol der Erde bleiben ein zentrales Thema der globalen Klimaforschung. Polarforscher Horgan wird im s¨¹dlichen Sommer 2025/2026 in die Antarktis zur¨¹ckkehren. W?hrend der bevorstehenden Expedition wollen er und das Forschungsteam Daten gewinnen, die das l?ngerfristige Verhalten des westantarktischen Eisschilds dokumentieren. Im Zentrum stehen dabei insbesondere w?rmere Perioden, wie sie die Erde in den kommenden Jahrzehnten und Jahrhunderten erleben wird.