Geologische Bohrmission im Inneren der Westantarktis

Am 16. November bricht ein internationales Team von Forschenden und Bohrfachleuten von Christchurch, Neuseeland, aus in die Antarktis auf, um bis zu 200 Meter tief in den Meeresboden des Ross-Schelfs zu bohren. Das Team will geologische Aufzeichnungen über sich verändernde Ablagerungen gewinnen, welche die Umweltbedingungen zum Zeitpunkt ihrer Entstehung in einer wärmeren Welt als heute widerspiegeln. Die Forschenden erhoffen sich wichtige Erkenntnisse über die Vergangenheit der Westantarktis und damit mehr über den potenziellen zukünftigen Beitrag der Antarktis zum Anstieg des Meeresspiegels.

Zum wissenschaftlichen Leitungsteam des Projektes gehört Professorin Denise Kulhanek von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), die von Dezember bis Januar auch mit in der Antarktis sein wird. Die Mikropaläontologin wird die gewonnenen Sedimentkerne auf ihre elementaren Bestandteile untersuchen und sie mit ihrer Umgebung wie etwa dem offenen Ozean oder dem Schelfeis in Beziehung setzen. Die Analysen können dazu beitragen, die vergangenen Veränderungen der Ozeanbedingungen und der Ausdehnung des westantarktischen Eisschildes zu verstehen.

Umweltinformationen für zukünftige Vorhersagen

Jüngste wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass der sich erwärmende Südliche Ozean das Schmelzen von weiten Teilen des Westantarktischen Eisschildes (WAIS) beschleunigen wird – auch heute schon, als Konsequenz der bisherigen Treibhausgas-Anreicherung in der Atmosphäre.

Bei kompletter Schmelze enthält der WAIS genug Eis, um den Meeresspiegel um bis zu fünf Meter ansteigen zu lassen. Doch noch ist nicht sicher, wie viel und wie schnell das Eis der Westantarktis schmelzen wird. Während Teile des WAIS sehr anfällig zu sein scheinen, bleibt unklar, wann und unter welchen klimatischen Bedingungen die großen Schelfeisflächen, die das Inlandeis stabilisieren, verloren gehen. Um hierauf Antworten zu finden, braucht es Sedimente aus Regionen nahe dem Zentrum der Westantarktis, die während vergangener Zeiträume, die wärmer waren als heute, abgelagert wurden. Diese Sedimente enthalten Umweltinformationen, die für die Vorhersagen von entscheidender Bedeutung sind, aber bisher nicht zugänglich waren.

„Wir wissen mehr über die Gesteine und die Zusammensetzung des Mondes als über das Land unter dem westantarktischen Eisschild“, sagt Mikropaläontologin Denise Kulhanek von der Uni Kiel, eine der leitenden Wissenschaftlerinnen des internationalen Forschungsprojekts „Sensitivity of the West Antarctic Ice Sheet to Two Degrees of Warming“ (SWAIS 2C). Seit der ersten Landung im Jahr 1969 haben Astronauten über 2.400 Gesteins- und Mineralproben von verschiedenen Stellen des Mondes entnommen. Unter der Eisdecke der Westantarktis gibt es jedoch nur 13 Stellen, an denen Forschende geologische Proben gesammelt haben. In SWAIS 2C soll nun ermittelt werden, ob das Ross-Schelfeis und der westantarktische Eisschild abschmelzen könnten, wenn die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde 2°C über den Werten vorindustrieller Zeit liegt.

„Im Pariser Abkommen haben wir uns verpflichtet, die globalen Durchschnittstemperaturen deutlich unter 2°C im Vergleich zu vorindustriellen Bedingungen zu halten. Modelle sagen uns, dass der Westantarktische Eisschild zusammenbrechen wird, sobald dieser Wert überschritten wird. Bislang lässt sich dies jedoch nicht bestätigen – einfach deshalb, weil wir noch keine fundierten geologischen Beweise haben, die es erlauben würden, das Verhalten des Eisschildes in vergangenen Warmzeiten zu definieren“, sagt Johann P. Klages, Meeresgeologe am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) sowie deutscher Ko-Koordinator und Mitglied des SWAIS 2C-Wissenschaftsteams.

Aufwändige Probennahme durch Eis und den Ozeanboden

Um mehr über den potenziellen Beitrag der Antarktis zum Anstieg des Meeresspiegels zu erfahren, wird ein Team von Fachleuten für Bohrungen, Ingenieurswesen und Forschung circa 800 Kilometer zum südöstlichen Rand des Ross-Schelfeises reisen. Dort werden sie bis zu 200 Meter tief in den Meeresboden bohren, um geologische Aufzeichnungen über sich verändernde Ablagerungen zu gewinnen, welche die Umweltbedingungen zum Zeitpunkt ihrer Entstehung widerspiegeln. Die Hoffnung ist, dass diese Aufzeichnungen wichtige Erkenntnisse über die Vergangenheit der Westantarktis und die Zukunft unserer Erde liefern.

„Wir werden ein speziell angefertigtes Heißwasserbohrgerät verwenden, um ein Loch mit einem Durchmesser von 35 Zentimetern durch 590 Meter dickes Eis zu schmelzen, um dann durch 50 Meter Ozeanwasser an die Stelle zu gelangen, wo der Eisschild sich von seinem Bett gelöst hat und neuen Ozeanboden geschaffen hat“, sagt Andreas Läufer, Geologe an der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) sowie deutscher Koordinator und Mitglied des SWAIS 2C-Wissenschaftsteams.

„Dort werden wir dann ein spezielles Sedimentkernbohrsystem über dem Loch positionieren, ein Hohlbohrsystem auf den Meeresboden absenken und in die Tiefe bohren, um hoffentlich lange Sedimentaufzeichnungen aus der Vergangenheit der Westantarktis zu erhalten“, sagt Darcy Mandeno vom Antarctic Research Centre in Wellington, Neuseeland, Leiterin der Bohrarbeiten für SWAIS 2C. Die Feldarbeiten in der Antarktis werden im November 2023 auf dem Kamb-Schelfeis starten und bis Januar 2024 andauern. Eine zweite Untersuchungsperiode im Feld wird im November 2024 am Crary-Eisrand beginnen.