19. Jun. 2017

Tina van de Flierdt, Imperial College London, und Johann Klages, AWI, bearbeiten einen Bohrkern, den das MeBo-70 Anfang 2017 im Sediment des antarktischen Amundsenmeers erbohrt hat. (Bild: AWI/Thomas Ronge)

Sechs Wochen lang war der deutsche Forschungseisbrecher "Polarstern" im Februar und März diesen Jahres im antarktischen Amundsenmeer unterwegs. Das Schiff hatte das Meeresbodenbohrgerät MeBo-70 an Bord, das zum ersten Mal unter antarktischen Bedingungen eingesetzt wurde. Auf der Jahrestagung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union in Wien berichtete Fahrtleiter Karsten Gohl über die Expedition.

 Pollenproben aus der Kreidezeit, als die Antarktis noch bewaldet war, hat der Forschungseisbrecher "Polarstern" von seiner jüngsten Expedition auf die pazifische Seite der Antarktis nach Bremerhaven gebracht. Das Schiff des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) war zu Beginn des Jahres sechs Wochen lang im Amundsenmeer unterwegs, um dort das Verhalten des westantarktischen Eisschildes in früheren Perioden der Erdgeschichte zu untersuchen.

Das Meeresboden-Bohrgerät MeBo-70 wird an Bord der "Polarstern" eingerichtet. (Bild: AWI/Thomas Ronge)Mit an Bord war das Meeresbodenbohrgerät MeBo-70 vom Bremer Zentrum für Marine Umweltforschung (MARUM), mit dem der Meeresboden beprobt wurde. "Wir haben die tiefsten Sedimentproben gewonnen, die man bisher aus dieser Gegend kennt", freute sich Expeditionsleiter Karsten Gohl vom AWI auf der EGU-Jahrestagung Ende April in Wien, wo er die ersten vorläufigen Ergebnisse vorstellte. Mittlerweile wurden die Bohrkerne am AWI und am MARUM geöffnet, vermessen und beprobt, die Proben werden derzeit ausgewertet.

Der westantarktische Eisschild ist mit rund 2,2 Millionen Kubikkilometern Volumen der kleinste der drei großen Eisschilde an den Polen, durch den Klimawandel ist er am stärksten unter Druck geraten. Anders als in der Ostantarktis und auf Grönland ist der Schild in der Westantarktis marin, seine Basis liegt unterhalb des Meeresspiegels. "Dadurch gelangt vergleichsweise warmes, ozeanisches Tiefenwasser an die Unterseite des Eises und schmilzt sie von unten auf", erklärt Karsten Gohl.

Tafeleisberg nahe Pine Island. (Bild: AWI/Jan Grobys)Ozeanographen rechnen mit einem Meeresspiegelanstieg um 3,3 bis sechs Meter, wenn das Eis der Westantarktis komplett wegschmilzt. Grund genug also, um in der Erdvergangenheit nachzusehen, wie sich die Eismassen in früheren vergleichbar warmen Epochen verhielten. "Wir wollen wissen, ob in vergangenen Warmzeiten der gleiche Mechanismus aktiv war, den wir heute beobachten", so Karsten Gohl.

Blick in den Steuercontainer des Bremer Meeresboden-Bohrgeräts MeBo-70 mit Thorsten Klein (l.) und Siefke Fröhlich (r.), beide MARUM. (Bild: AWI/Karsten Gohl)Die Expedition mit dem Bremer MeBo war der erste Versuch, die unter vielen Hundert Metern Wasser liegenden Sedimente auf dem pazifischen Kontinentalschelf für diesen Blick weit zurück zu nutzen. Mit konventionellen Methoden der Sedimentbeprobung kamen die Wissenschaftler bislang nicht tiefer als vielleicht sechs bis acht Meter, "alles", so Gohl, "was tiefer war als 10, 15, 20 Meter war für uns daher ein Glücksgriff". So gesehen haben die Teilnehmer der Polarsternexpedition PS104 wirklich Glück gehabt. Das Bremer Gerät konnte bis zu 36 Meter tief in den Meeresboden bohren und dabei Schichten aus der späten Kreidezeit und dem frühen Paläogen erreichen.

Heiko Pälike, MARUM, bearbeitet einen Bohrkern, den das Meeresboden-Bohrgerät MeBo-70 Anfang 2017 im Sediment des antarktischen Amundsenmeers erbohrt hat. (Bild: AWI/Karsten Gohl)Die Proben, die zwischen 50 und 70 Millionen Jahre alt sind, enthalten Pollen und andere Pflanzenteile, die zeigen, dass die Antarktis am Amundsenmeer damals dicht bewaldet war. "Das Klima war weltweit und auch in der Antarktis sehr warm, die Sporen, Pollen und Pflanzenpartikel, die wir heute in den Sedimenten finden, zeigen das ganz deutlich", sagt der AWI-Geophysiker.

An einer anderen Stelle konnten das Meeresboden-Bohrgerät Kerne erbohren, die ins Oligozän reichten. Das ist die Zeit, vor 23 bis 33 Millionen Jahre, in der sich die antarktische Eiskappe erstmals bildete. Spuren von Landpflanzen haben die Wissenschaftler aus dieser Zeit nicht mehr gefunden, dafür aber winzige einzellige Meeresalgen, sogenannte Diatomeen oder Kieselalgen. Deren Schalen sind so charakteristisch, dass sie zur Datierung der Sedimente benutzt werden können. "Wir hatten Experten an Bord, die das Alter fast bis auf eine Million Jahre genau bestimmen konnten", berichtete Gohl.

Dabei haben die Wissenschaftler an Bord der "Polarstern" nur die Enden der Bohrkerne beproben können. Der Rest blieb in seinen Plastikhüllen und dampfte in den Kühlräumen des Schiffes sicher aufbewahrt zurück nach Bremerhaven. Am 20. April trafen Schiff und Bohrkerne wohlbehalten an der Weser ein.

MeBo-70 auf dem Arbeitsdeck der "Polarstern" im chilenischen Hafen Punta Arenas, Februar 2017. (Bild: AWI/Thomas Ronge)Für das Meeresboden-Bohrgerät war es der erste Einsatz in der Antarktis, eine nach Auskunft von Fahrtleiter Karsten Gohl gelungene Premiere. Zwar verhinderten die Eisberge, die von den einmündenden Gletschern ins Amundsenmeer driften, dass das Gerät jemals die eigentlich gewünschte Bohrzeit von 48 Stunden vollenden konnte. Auch verklemmte sich der eine oder andere Findling, den die Eisberge auf ihrem Weg in den Südozean ins Sediment fallen ließen, im Bohrrohr. Dennoch bieten die Kerne wertvolle Momentaufnahmen aus der Entwicklung des Südkontinents seit dem Beginn der Erdneuzeit. "Eine vollständige Geschichte der Vereisung seit ihrem Beginn erhalten wir mit diesen Einzelproben natürlich nicht", schränkt Gohl ein.

Für eine ununterbrochene Sequenz des kompletten Sedimentpakets im Amundsenmeer muss eines der Bohrschiffe eingesetzt werden, die das Internationale Meerestiefbohrprogramm IODP betreibt. Tatsächlich ist für 2019 eine Expedition der amerikanischen "Joides Resolution" geplant, für die die Polarsternexpedition wichtige Vorarbeiten leistete. Karsten Gohl hofft, dass er auch an der IODP-Ausfahrt wird teilnehmen können. Die Entscheidung darüber wird demnächst fallen.