Ein internationales Forschungsteam des International Ocean Discovery Program (IODP), ein wissenschaftliches Tiefbohrprogramm im Ozean, an dem auch das Alfred-Wegener-Institut (AWI) beteiligt ist, hat herausgefunden, dass sich der westantarktische Eisschild während der vergangenen Warmzeiten mindestens fünfmal weit ins Landesinnere zurückgezogen hat. In einer neuen Studie haben die Forschenden geochemische Signaturen von Tiefseesedimenten aus der Amundsensee analysiert. Die Ergebnisse verdeutlichen die Empfindlichkeit des Eisschilds gegenüber der Erwärmung und sein Potenzial, zum künftigen Anstieg des Meeresspiegels beizutragen. Die Studie erschien in der Zeitschrift PNAS.
Der Thwaites- und der Pine-Island-Gletscher im Amundsenmeer-Sektor des Westantarktischen Eisschildes (WAIS) gehören zu den am schnellsten schmelzenden Gletschern der Erde – zusammen verlieren sie schneller Eis als jeder andere Teil der Antarktis. Das könnte die langfristige Stabilität des Eisschildes beeinflussen und erheblich zum Anstieg des Meeresspiegels beitragen. Um die Risiken, die wärmere Bedingungen für das WAIS darstellen, besser zu verstehen, blicken die Forschenden des International Ocean Discovery Program zurück in die Epoche des Pliozäns (vor 5,3 bis 2,58 Millionen Jahren), als die globalen Temperaturen etwa 3 bis 4 °C höher waren als heute. Der Meeresspiegel lag mehr als 15 Meter höher als heute und das geschmolzene Eis der Antarktis trug einen Großteil zu diesem Anstiegs bei. „Die Geschichte des WAIS speziell im Pliozän war eines der wichtigsten Bohrziele der IODP-Expedition, weil die Warmzeiten dieser Epoche vergleichbar sind mit den zukünftigen Klimaszenarien bei zu erwartender ähnlich hoher globaler Temperatur“, sagt Karsten Gohl (AWI), einer der beiden Expeditionsleiter und Mitautor der Studie.
In einer neuen Studie hat das IODP Tiefseesedimente analysiert, die aus dem Amundsenmeer geborgen wurden. Sie sind eine Art historisches Archiv, das die Veränderungen der Eisschilde und der Meeresbedingungen über Millionen von Jahren aufzeichnet. Professor Keiji Horikawa von der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Toyama leitete die Studie: „Wir wollten untersuchen, ob sich der WAIS während des Pliozäns vollständig auflöste, wie oft solche Ereignisse auftraten und was sie auslöste.“
Die Ergebnisse zeigen, dass sich der WAIS-Rand während des Pliozäns mindestens fünfmal weit ins Landesinnere zurückgezogen hat, was seine Anfälligkeit für Erwärmungen verdeutlicht. Die Forschenden identifizierten zwei unterschiedliche Sedimentschichten, die abwechselnd kalte und warme Klimaphasen widerspiegeln: dicke, graue und fein laminierte Tone aus kalten Eiszeiten, als sich das Eis über einen Großteil des Kontinentalschelfs erstreckte; und dünnere, grünliche Schichten, die während wärmerer Zwischeneiszeiten entstanden. Die grüne Farbe stammt von den mikroskopisch kleinen Algen, die auf offene, eisfreie Meeresgewässer hinweisen. Die warmzeitlichen Schichten enthalten auch kleine Gesteinsfragmente. Diese sind von Eisbergen mitgeschleppt wurden, die vom Eisschild auf dem antarktischen Kontinent abgebrochen sind. Bei ihrer Drift durch das Amundsenmeer schmolzen sie und die kleinen Gerölltrümmer setzten sich auf dem Meeresboden ab. Anhand dieser Spuren in den Sedimenten fand das Team 14 markante Intervalle zwischen 4,65 und 3,33 Millionen Jahren, in denen jeweils große Schmelzereignisse stattfanden und sich der WAIS teilweise zurückzog.
Um festzustellen, wie weit sich das Eis ins Landesinnere zurückgezogen hatte, analysierten die Forschenden die chemischen „Fingerabdrücke“ der Sedimente. Sie maßen Isotope von Strontium, Neodym und Blei, die je nach Alter und Art des Ausgangsgesteins variieren. Durch den Vergleich dieser Fingerabdrücke mit modernen Meeresbodensedimenten und Gesteinsproben aus der gesamten Westantarktis konnte das Team einen Großteil der Ablagerungen bis weit ins Innere des Kontinents zurückverfolgen, insbesondere bis in die Ellsworth-Whitmore Mountains.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Amundsenmeer-Sektor des WAIS im größten Teil des Pliozäns auf dem Schelf verblieb und anstatt dauerhaft zu kollabieren, sich eher episodisch, aber schnell weiter ins Landesinnere zurückzog“, sagt Keiji Horikawa. Der WAIS könnte sich weit über seine heutige Ausdehnung hinaus zurückgezogen haben. Dies unterstreicht seine extreme Anfälligkeit für künftige Erwärmung und sein Potenzial, den Meeresspiegel erheblich ansteigen zu lassen.
Originalpublikation
K. Horikawa, M. Iwai, C. Hillenbrand, C.S. Siddoway, A.R. Halberstadt, E.A. Cowan, M.L. Penkrot, K. Gohl, J.S. Wellner, Y. Asahara, K. Shin, M. Noda, M. Fujimoto, & Expedition 379 Science Party, Repeated major inland retreat of Thwaites and Pine Island glaciers (West Antarctica) during the Pliocene, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (1) e2508341122, https://doi.org/10.1073/pnas.2508341122 (2026).