15. Apr. 2019
Masao Iwai, Kochi University, Japan, und Anna Ruth Halberstadt,  University of Massachusetts, USA, untersuchen einen der Sedimentkerne, die das US-Bohrschiff "Joides Resolution" im Rahmen des internationalen Meerestiefbohrprogramms in der Amundsensee erbohrte.

Masao Iwai, Kochi University, Japan, und Anna Ruth Halberstadt, University of Massachusetts, USA, untersuchen einen der Sedimentkerne, die das US-Bohrschiff "Joides Resolution" im Rahmen des internationalen Meerestiefbohrprogramms in der Amundsensee erbohrte.

Vor knapp drei Wochen ist das US-amerikanische Bohrschiff "Joides Resolution" von einer Expedition in die antarktische Amundsensee in den chilenischen Hafen Punta Arenas zurückgekehrt. Die Expedition im Rahmen des Internationalen Meerestiefbohrprogramms IODP erbohrte Sedimentkerne in der dortigen Tiefsee, um die Geschichte des Westantarktischen Eisschildes genauer zu untersuchen. Auf der Jahrestagung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union (EGU) in Wien gab Fahrtleiter Karsten Gohl vom Bremerhavener Alfred-Wegener-Institut einen Expeditionsbericht.

Die Arbeitsbedingungen waren wohl alles andere als ideal in diesem antarktischen Sommer. "Die Eissituation war ziemlich schlecht, schlechter als in vielen der vergangenen zehn Jahre, dadurch konnten wir nur an zwei Stellen bohren", berichtete AWI-Geophysiker Karsten Gohl auf der EGU-Jahrestagung in Wien. Gohl ist erst vor wenigen Tagen aus dem pazifischen Sektor der Antarktis zurückgekehrt, wo er ein aufwendiges internationales Meerestiefbohrprojekt geleitet hat. Mit dem amerikanischen Bohrschiff "Joides Resolution" hatten Gohl und Wissenschaftler aus elf Staaten in den Tiefseeboden der Amundsensee gebohrt, rund 700 Kilometer von der Eiskante entfernt und in rund 4000 Metern Wassertiefe.

Einer der zahlreichen Eisberge, die den Weg des Bohrschiffes

Einer der zahlreichen Eisberge, die den Weg des Bohrschiffes "Joides Resolution" in der Amundsensee vor der Antarktis kreuzten.

Bild: IODP/ECORD/Vivien Cumming
Die Chefwissenschaftler der IODP-Expedition in die Amundsensee Julia Wellner, Universität Houston (Mitte rechts), und Karsten Gohl, AWI (rechts), mit dem Chef der Bohrcrew Stephen Midgley (links) und dem Bohrtechniker Bubby Attryde (Mitte links).

Die Chefwissenschaftler der IODP-Expedition in die Amundsensee Julia Wellner, Universität Houston (Mitte rechts), und Karsten Gohl, AWI (rechts), mit dem Chef der Bohrcrew Stephen Midgley (links) und dem Bohrtechniker Bubby Attryde (Mitte links).

Bild: IODP/ECORD/Vivien Cumming
Margot Courtillat, Universität Perpignan, bestimmt Foraminiferen am Mikroskop.

Margot Courtillat, Universität Perpignan, bestimmt Foraminiferen am Mikroskop.

Bild: IODP/ECORD/Vivien Cumming
Claus-Dieter Hillenbrand, British Antarctic Survey, und Thomas Frederichs, Marum, verfolgen das Wiedereinfädeln des Bohrstrangs, nachdem das Bohrschiff einem Eisberg ausweichen musste.

Claus-Dieter Hillenbrand, British Antarctic Survey, und Thomas Frederichs, Marum, verfolgen das Wiedereinfädeln des Bohrstrangs, nachdem das Bohrschiff einem Eisberg ausweichen musste.

Bild: IODP/ECORD/Vivien Cumming
Der Bohrturm des amerikanischen Bohrschiffes

Der Bohrturm des amerikanischen Bohrschiffes "Joides Resolution".

Bild: IODP/ECORD/Vivien Cumming
Parade der Eisberge in der Amundsensee.

Parade der Eisberge in der Amundsensee.

Bild: IODP/ECORD/Vivien Cumming
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Einer der zahlreichen Eisberge, die den Weg des Bohrschiffes "Joides Resolution" in der Amundsensee vor der Antarktis kreuzten.

Bild: IODP/ECORD/Vivien Cumming

Die Chefwissenschaftler der IODP-Expedition in die Amundsensee Julia Wellner, Universität Houston (Mitte rechts), und Karsten Gohl, AWI (rechts), mit dem Chef der Bohrcrew Stephen Midgley (links) und dem Bohrtechniker Bubby Attryde (Mitte links).

Bild: IODP/ECORD/Vivien Cumming

Margot Courtillat, Universität Perpignan, bestimmt Foraminiferen am Mikroskop.

Bild: IODP/ECORD/Vivien Cumming

Claus-Dieter Hillenbrand, British Antarctic Survey, und Thomas Frederichs, Marum, verfolgen das Wiedereinfädeln des Bohrstrangs, nachdem das Bohrschiff einem Eisberg ausweichen musste.

Bild: IODP/ECORD/Vivien Cumming

Der Bohrturm des amerikanischen Bohrschiffes "Joides Resolution".

Bild: IODP/ECORD/Vivien Cumming

Parade der Eisberge in der Amundsensee.

Bild: IODP/ECORD/Vivien Cumming

Eine ungewöhnlich hohe Zahl von Eisbergen passierten das Operationsgebiet der "Joides Resolution". "Als wir den Eisberg an uns vorbeidriften sahen, waren wir alle noch aufgeregt und haben ihn fotografiert, aber nach ein paar Dutzend wurde es etwas langweilig", berichtete Team-Mitglied Vivien Cumming. Die Eisberge waren auch der Grund, warum die Wissenschaftler nicht alle Ziele erreicht haben. "Die Joides Resolution hat zwar einen verstärkten Rumpf, aber wir durften kein Risiko eingehen", so Gohl. Wann immer also ein Eisberg in die Sicherheitszone des Schiffes eintrat, mussten die Bohrarbeiten angehalten werden, um bei Bedarf schnell aus dem Weg fahren zu können. "Wir hatten ungefähr 50 Prozent Stillstandszeit", berichtete der Geophysiker aus Bremerhaven.

Erbohrte Sedimentarchive reichen bis zu sieben Millionen Jahre zurück

Unter den gegebenen Umständen war der Fahrtleiter dennoch hochzufrieden mit den Ergebnissen. An einer Stelle konnte die Bohrmannschaft bis in 794 Meter Tiefe Sedimentkerne erbohren, an der anderen Stelle waren es immerhin 387 Meter. Die Bodenschichten sind offenbar ungewöhnlich gut und ungestört erhalten, ersten Abschätzungen zufolge reichen sie sechs bis sieben Millionen Jahre zurück. Damit umfassen sie auch das frühe Pliozän vor 5,5 bis 3,5 Millionen Jahren. "Damals haben wir zum letzen Mal Kohlendioxidgehalte in unserer Atmosphäre gehabt, die den heutigen ähneln", so Gohl. Die globalen Mitteltemperaturen waren damals allerdings um zwei oder drei Grad höher als heute. Mit den feingeschichteten Sedimentkernen können die Wissenschaftler bis auf ein Jahrtausend genau verfolgen, wie sich die Bedingungen in der Amundsensee wandelten.

"Uns interessiert das Schicksal des Westantarktischen Eisschildes, der zumindest über die nächsten Jahrhunderte hinweg den stärksten Einfluss auf den Anstieg der Meeresspiegel haben wird", erklärte Vivien Cumming. Dieser zweitgrößte der antarktischen Eispanzer könnte die Meeresspiegel der Erde um 3,3 bis sechs Meter steigen lassen, sollte er komplett abschmelzen. Weil seine Basis zu großen Teilen unterhalb des Meeresspiegels liegt, gilt er als besonders empfindlich. Gerade in seinem pazifischen Teil, der Amundsensee, verliert der Westantarktische Eisschild derzeit besonders viel Eis. Die dort liegenden Pine-Island- und Thwaites-Gletscher gehören zu den am schnellsten fließenden Eisströmen des Kontinents. Um herauszufinden, ob das in der Vergangenheit auch so war, wollten Karsten Gohl und sein Team im Sedimentarchiv der Amundsensee bis in die Zeit zurück, in der sich der Westantarktische Schild zum ersten Mal bildete. "Nach den unterschiedlichen Einschätzungen wäre das vor 15 bis 30 Millionen Jahren gewesen", so Gohl, "doch bis dahin fehlt uns jetzt ein beträchtliches Stück."

Ständiger Wechsel zwischen Wachstum und Verlust

Dennoch hält auch der Blick in die vergleichsweise junge Vergangenheit bis vor rund sechs Millionen Jahren interessante Einsichten bereit. "Wir konnten mit unserem tiefsten Bohrkern das späte Miozän erreichen und seit dieser Zeit sehen wir einen ständigen Wechsel zwischen Vorstößen und Rückzügen des westantarktischen Eises", so Gohl. Dabei wechseln sich vergleichsweise kurze Perioden, in denen sich das Eis ausbreitet, mit langen Zeiträumen ab, in denen sich der Eisschild zurückzog, bis er entweder so geschrumpft war, dass er keinen Kontakt mehr zum Ozean hatte oder aber ganz verschwunden war. "Wie lang diese Perioden jeweils genau sind, müssen wir noch genau erkunden", erklärt Karsten Gohl. Derzeit befinden sich die Bohrkerne erst auf dem Weg ins amerikanische Bohrkernlager des IODP in College Station, Texas.

Mit Spannung warten die Wissenschaftler auch auf die genauen Analysen der Biologen. "Ich weiß nicht, ob die Sedimentkerne das hergeben, aber vielleicht finden unsere Kollegen ja Hinweise auf eine Verbindung ins Weddell-Meer", so Gohl. Das Weddellmeer liegt auf der anderen, atlantischen Seite der Antarktischen Halbinsel. Derzeit müssten Algen eine weite Reise mit dem antarktischen Ringstrom um die komplette Halbinsel herum unternehmen, um dorthin zu gelangen. Der Weg in die Gegenrichtung ist noch weiter, schließlich müssten die Mikroorganismen den kompletten Ostteil des Kontinents umrunden. Wenn es aber Hinweise auf eine Verbindung zwischen Amundsensee und Weddellmeer gibt, dann wird es für die Eisschildmodellierer spannend. "Denn das deutet daraufhin, dass es eine Abkürzung zum Weddellmeer gegeben haben muss, einen Seeweg durch die Westantarktis", meint Gohl.

Mikroorganismengemeinschaften viel diverser als erwartet

Wie es sich damit verhält, werden die Analysen der kommenden Monate ergeben. Schon jetzt aber können die Wissenschaftler sagen, dass die Verhältnisse im antarktischen Ozean wesentlich komplizierter sind, als es die Meeresforschung bisher annahm. Das zeigt schon ein erster grober Vergleich der Mikroorganismen, die die "Joides Resolution" an den beiden Bohrstellen an Bord geholt hat. Beide Gebiete sind nur 63 Kilometer voneinander entfernt, "und doch", sagt Karsten Gohl, "haben wir vollkommen unterschiedliche mikrobiologische Gemeinschaften gefunden". Das zeige unzweifelhaft, dass es in dem gewaltigen Ozean rings um den vereisten Südkontinent so große regionale, ja sogar lokale Besonderheiten gebe, dass man nicht von einer Probe auf ein gesamtes Meeresbecken schließen könne.