10. Jan. 2020
John Priscu, Chefwissenschaftler des SALSA-Projektes, trägt einen Probenbehälter mit 10 Liter Wasser des Mercer-Sees ins Labor auf dem Eis.

John Priscu, Chefwissenschaftler des SALSA-Projektes, trägt einen Probenbehälter mit 10 Liter Wasser des Mercer-Sees ins Labor auf dem Eis.

Bis vor rund 15 Jahren hielt man die riesigen Eisschilde des antarktischen Kontinents für eine im Grunde lebensfreie Zone. Seither hat sich das Bild differenziert: vor allem unter dem Eis gibt es anscheinend zahlreiche Oasen, in denen mehr oder weniger komplexe Lebensgemeinschaften von Einzellern bis zu primitiven Tieren überwintern. Gemeint sind die subglazialen Seen unter den Eispanzern von Ost- und Westantarktis, von denen inzwischen 379 bekannt sind. Auf der Herbsttagung der US-amerikanischen Geophysikalischen Union (AGU) in San Francisco wurden neue Einsichten in die fremde Welt des Mercer-Sees berichtet, der im antarktischen Sommer 2018/19 Ziel einer US-amerikanischen Bohrkampagne war.

Manche Seen unter dem antarktischen Eis atmen gewissermaßen. „Die hydraulisch aktiven Seen leeren und füllen sich in einem Zehnjahresrhythmus”, berichtete John Priscu von der Montana State University in San Francisco, einer der besten Experten für die rund 400 Gewässer, die man inzwischen unterhalb der antarktischen Gletscher ausgemacht hat. Von ihnen gehört nur gut ein Drittel in diese aktive Kategorie, bei ihnen können die Forscher mit Höhenmessungen vom Satelliten aus verfolgen, wie sich die kilometerdicke Eisdecke senkt, wenn sich wieder ein See leert, und wie sie sich wieder hebt, wenn Wasser nachfließt.

Blick ins SALSA-Bohrloch auf dem westantarktischen Eisschild über dem Mercer-See.

Blick ins SALSA-Bohrloch auf dem westantarktischen Eisschild über dem Mercer-See.

Bild: SALSA/Billy Collins
Luftbild des SALSA-Forschungscamps in der Westantarktis, das im Sommer 2018/19 den Mercer-See anbohrte.

Luftbild des SALSA-Forschungscamps in der Westantarktis, das im Sommer 2018/19 den Mercer-See anbohrte.

Bild: SALSA/Billy Collins
SALSA-Projektteilnehmer Amy Leventer, Ryan Venturelli und Brad Rosenheim (v.l.n.r.) mit einem der Schwerelotkerne aus dem Mercer-See.

SALSA-Projektteilnehmer Amy Leventer, Ryan Venturelli und Brad Rosenheim (v.l.n.r.) mit einem der Schwerelotkerne aus dem Mercer-See.

Bild: SALSA/Kathy Kasic
SALSA-Mitglied Al Gagnon, WHOI,  bereitet ein Probennahmegerät für den Einsatz im Mercer-See vor.

SALSA-Mitglied Al Gagnon, WHOI, bereitet ein Probennahmegerät für den Einsatz im Mercer-See vor.

Bild: SALSA/Billy Collins
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Blick ins SALSA-Bohrloch auf dem westantarktischen Eisschild über dem Mercer-See.

Bild: SALSA/Billy Collins

Luftbild des SALSA-Forschungscamps in der Westantarktis, das im Sommer 2018/19 den Mercer-See anbohrte.

Bild: SALSA/Billy Collins

SALSA-Projektteilnehmer Amy Leventer, Ryan Venturelli und Brad Rosenheim (v.l.n.r.) mit einem der Schwerelotkerne aus dem Mercer-See.

Bild: SALSA/Kathy Kasic

SALSA-Mitglied Al Gagnon, WHOI, bereitet ein Probennahmegerät für den Einsatz im Mercer-See vor.

Bild: SALSA/Billy Collins

Dass sich die gemächliche Atmung manchmal stark beschleunigen kann, hat John Priscu ausgerechnet der Mercer-See gezeigt. Er ist ungefähr so groß wie der Comer See, aber nur 15 Meter tief, und liegt am Zusammenfluss der schnellfließenden Whillans- und Mercer-Eisströme in der Westantarktis. Ihn hat der US-Ökologe mit dem SALSA-Team im vergangenen antarktischen Sommer angebohrt. Während dieser Expedition begann der Mercer See abzufließen, nur um ein halbes Jahr später wieder seinen alten Stand zu erreichen.

See füllte sich überraschend schnell

"Wir dachten der See würde auslaufen, als wir die Expedition beendeten, und nach Auswertung der restlichen Daten hatte sich der Seespiegel tatsächlich um fünf Meter gesenkt, bei 15 Meter Maximaltiefe ist das eine Menge", so Priscu, "aber im März oder April, als der antarktische Winter heraufzog, war der See wieder komplett aufgefüllt." Offenbar war nicht nur der Mercer-See ausgelaufen, sondern auch ein See tiefer im Inneren des Kontinents, der mit ihm durch ein Flussnetz unterhalb des Eisschildes verbunden ist. Und dieser hatte das abgeflossene Wasser des Mercer-Sees wieder ausgeglichen.

Bevor der See auszulaufen begann hatten die Wissenschaftler allerdings noch die Gelegenheit den Seeboden zu beproben. "Darunter ist der längste Sedimentkern, den man bisher aus einem See unter dem antarktischen Eisschild gewinnen konnte", so Priscu. 1,70 Meter dick war die Sedimentlage mindestens, in die das Schwerelot eindrang, und der Kern, den es nach oben brachte, hatte es in sich. "Die oberen 15 Zentimeter waren aus Sand- und Schlammschichten aufgebaut, und wir stehen immer noch ratlos davor, wie diese Schichten entstanden", so Priscu. Aus den anderen antarktischen Seen hatten die Forscher bislang nur Geschiebemergel bergen können, ein wildes Sammelsurium unterschiedlich großer Partikel aus unterschiedlichen Gesteinen, das völlig unsortiert vorkommt.

Geschichtete Sedimente im Seeboden

Im Mercer-See waren die obersten Bereiche des Bodens stattdessen so sauber geschichtet, wie man es bislang von Seen kannte, über die sich kein kilometerdicker Eisstrom mit einer Fließgeschwindigkeit von 70 Zentimetern am Tag hinwegschiebt. "Es gibt etliche Erklärungen für die Schichten, wir wissen nur immer nicht, welche wir als wahrscheinlichste wählen sollen", so Priscu. Sie könnten etwa das Resultat der Wasserstandszyklen des Sees sein, oder von der Unterseite des Eispanzers herabrieseln. Sie könnten aber auch durch das Netz von Kanälen und Flussbetten, das den Mercer-See mit Gewässern stromauf- und abwärts verbindet, herantransportiert und schließlich auf dem Boden abgelagert worden sein.

Unstrittig ist dagegen, wo all das Sediment nach mehreren Wasserstandszyklen landen wird. "Es wird alles hinausgespült in den Ozean und düngt dort das Meerwasser", so Priscu. Der US-Ökologe denkt, dass solche nährstoffreichen Ströme von unter dem Eis zumindest lokal eine große Rolle für die Schelfmeere des Kontinents spielen. "Die subglazialen Seen würden tatsächlich dort, wo die Flusssysteme ins Meer münden, einen wichtigen Nährstofflieferanten darstellen", meint John Priscu.

Ökosystem auf eigener Basis

Das Ökosystem im See selbst ähnelt den Ökosystemen an den Schwarzen Rauchern der Tiefsee, wenn auch auf einem wesentlich geringerem Energieniveau. "Es ist auch wesentlich nährstoffärmer als das Ökosystem im Whillans-See, aber im Gegensatz zu jenem basiert es zumindest zum Teil auf einer eigenständigen Grundlage, auf Bakterien, die das Gestein des Seebodens umsetzen", erklärt Priscu. Der Whillans-See, mit 800 Kilometern Entfernung zur Eiskante wesentlich näher an der antarktischen Küste gelegen, war 2013 Ziel eines früheren Seebohrprojekts von John Priscu gewesen. Dort lebten die Mikroorganismen vor allem von den Überresten früherer Lebewesen, die den See zu Zeiten erreicht hatten, als der Ozean bis tief in die Westantarktis vorgestoßen war.

Am Mercer-See ist das schon lange nicht mehr der Fall gewesen. John Priscu schätzt, dass der westantarktische Eisschild zuletzt vor rund zwei Millionen Jahren so weit abgeschmolzen war, dass das Areal in Reichweite des Ozeans war. Daher hat sich dort inzwischen eine Bakteriengemeinschaft auf eigener Grundlage entwickelt. Dennoch trägt die marine Vergangenheit des Seebodens zum Erhalt des Ökosystems bei. Aus dem Sediment steigen geringe Mengen Methan auf, die von den entsprechenden Bakterien konsumiert werden. Dieses Methan stammt offenbar aus der Zersetzung der vor zwei Millionen Jahren angesammelten organischen Materie. Priscu: "Es ist schon eine interessante Geschichte, dass heutiges Leben zumindest zum Teil vom Kohlenstoff längst vergangener Tage lebt."