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Ewiges Eis – ein Orakel aus der Tiefe der Zeit

Eingeschlossen in den Gletschern von Arktis und Antarktis ruhen Geheimnisse der Klimageschichte unserer Erde. Deshalb analysieren Forscher das älteste Eis der Welt und schauen Millionen Jahre zurück.

Vom Horizont heben sich zwei runde Kuppeln und einige kleine Gebäude ab. Hier, 75 Grad Nord, 42 Grad West, mitten im Nirgendwo von Grönlands Inlandeis, liegt die Forschungsstation des North Greenland lce Core Project (NGRIP) – das meiste davon unter der Schneeoberfläche. Denn der Science Trench, das Herzstück des internationalen Forschungsprojektes, ist in das Eis gefräst worden. Von diesem Tunnel aus treiben Männer in Kälteschutzanzügen das Bohrgestänge in die drei Kilometer starke Eisschicht und bringen die frostigen Bohrkerne nach oben – jahrtausendealter gefrorener Schnee. Unter Federführung des Niels-Bohr-Instituts in Kopenhagen und unter maßgeblicher Beteiligung des Alfred-Wegener-lnstituts in Bremerhaven arbeiten 25 Wissenschaftler aus neun Ländern daran, einen Blick zurück in die Erdgeschichte zu werfen.

FINGERABDRUCK DES KLIMAS

Jahr für Jahr fällt neuer Schnee auf die Eisdecke der Arktis, bildet Schichten, die wieder vom Schnee der folgenden Jahre überlagert wird. Durch den Druck bildet sich allmählich Eis. So wie die Jahresringe eines Baumes geben Eis-Schichten den Wissenschaftlern Auskunft über die Klimaentwicklung. Gute Zeiten, schlechte Zeiten – alles ist im Eiskern wie in einem Archiv abgelegt. Die Glaziologen lesen darin wie in einem Tagebuch. Die Atmosphäre und die Temperaturbedingungen haben ihre Fingerabdrücke hinterlassen. Winzige Staubpartikel, gelöste Spurenstoffe und kleinste Luftbläschen im Eis erzählen Geschichten von Sandstürmen, Vulkanausbrüchen oder Orkanen auf dem Urozean. Und weil die Gesamtlänge des Eisbohrkerns am Ende 3085 Meter beträgt, bietet er Erkenntnisse über einen Zeitraum von 123 000 Jahren.

Nie zuvor bot sich die Möglichkeit, so weit in die Klimageschichte zurückzublicken. Ein Eiszylinder mit einem Durchmesser von zehn Zentimetern und dreieinhalb Metern Länge verlässt den Bohrturm und wird vorsichtig auf einer Schiene abgelegt. Dr. Sigfus Johnson, Chefbohrer von NGRIP begutachtet den 100 000 Jahre alten Stab. Das Material ist durchsichtig, aber mit feinen Abstufungen. Etwa ein Zentimeter entspricht einem Jahr in der Erdgeschichte, bei tieferen Eisschichten, aus Perioden mit weniger Schneefall, kann es sogar nur ein Millimeter sein.

„In kleinsten Einschlüssen finden wir Luft, die wir chemisch analysieren“, sagt der Wissenschaftler von der Universität Kopenhagen. Wie alle trägt er rote Thermokleidung, denn im Science Trench herrschen 30 Grad Minus. Die ideale Temperatur für das sensible Eismaterial Minus. 40 Grad sind draußen zwar keine Seltenheit, im Sommer aber, wenn hier gebohrt werden kann, steigen die Temperaturen schon mal über den Gefrierpunkt. Mit einer Metallsäge unterteilt Johnson die Bohrkerne in Stücke von einem Meter Länge. Nach ersten Untersuchungen und der Datierung wird der Bohrkern in eine Styroporkiste gebettet und zum Versand vorbereitet. Genaue Analysen finden später im Nies-Bohr-Institut in Kopenhagen statt. Die Zusammensetzung der Sauerstoff-Isotope wird vom Massenspektrometer gemessen. Sie gibt Auskunft über das Alter und über die damals herrschenden Temperaturen. Aus dem Verhältnis der Isotopen von Kohlenstoff und Beryllium lassen sich sogar Informationen über die Sonnenaktivität gewinnen. In der Paläoklimatologie gilt die Datenerfassung aus dem Eis als die genaueste heute bekannte Analysemethode.

ZEITZEUGE DER ERDGESCHICHTE

Rückblende: Grönland vor einigen Millionen Jahren. Die Sonne brennt unerbittlich. Mediterrane Nadelgewächse spenden Schatten. Das Nordpolarmeer misst milde 20 Grad Celsius, ideal für Algen, die subtropisches Klima lieben. Sommer 2004: Der Bohrkopf des NGRIP-Projektes arbeitet sich durchs Eis, etwa 50 Meter in der Woche. Nach achtjähriger Arbeit schließlich, kurz vor felsigem Grund, bergen die Driller einen der letzten Eiskerne. Am Rand des Zylinders entdecken die Forscher plötzlich Sensationelles: eine komplett erhaltene Piniennadel. Wahrscheinlich aus der Zeit als es in Grönland noch Wälder gab – vor etwa zwei Millionen Jahren. Das Forscherglück ließ die Wissenschaftler in der unendlichen Eiswüste so etwas wie die Nadel im Heuhaufen finden, denn in der Regel enthalten fossile Funde aus dieser Zeit keinerlei Erbmaterial mehr. Die DNS der prähistorischen Nadel könnte den Wissenschaftlern jetzt eine Zeitreise in die Vegetation vor 123 000 Jahren ermöglichen.

Im so genannten Eem herrschte nämlich eine Warmzeit, ähnlich der, in der wir heute leben. Die Temperaturen lagen dabei um zwei bis fünf Grad höher. Das Eem weckt auch deshalb das besondere Interesse der internationalen Forscher, da die Konstellation der Erde im Weltraum ähnlich war wie heute. Vergleichbare Situationen lassen genauere Prognosen zu. „Zu unserer Überraschung konnten wir aus dem Eiskern rekonstruieren, dass diese Warmzeit stabiler war als gedacht“, sagt Heinz Miller, Glaziologe des Alfred-Wegener-lnstituts, „Auch die Abkühlung zog sich dann über mehrere tausend Jahre hin.“ NGRIP bietet jetzt erstmals die Möglichkeit, die Klimageschichte der Nordhemisphäre über die letzte Eiszeit hinaus lückenlos zu rekonstruieren.

Miller, der auch das europäische Eisbohrprogramm EPIC leitet, betreut noch zwei weitere Bohrungen – auf der Südhalbkugel. Von der Station Dome Concordia in der Antarktis wurde das älteste Eis gefunden, das der Mensch je zu Gesicht bekam. Auf der anderen Seite des Globus, im Osten der Antarktis, 1700 Kilometer vom Südpol entfernt, gleich neben dem mit bis zu minus 90 Grad kältesten Punkt der Welt, liegt die Forschungsstation Dome Concordia. Eric Wolf, Polarforscher vom British Antarctic Survey, erklärt, warum das internationale Forscherteam gerade hier das Eis zu Tage befördert: „Nur 2,5 Zentimeter Niederschlag im Jahr fallen hier – weniger als in der Sahara – damit können wir bei einer dreieinhalb Kilometer dicken Eisdecke die ältesten bisher möglichen Klimadaten erfassen.“

RÜCKBLICK AUF 900000 JAHRE

Wie bei einer Fieberkurve gehen die Temperaturen im Laufe der Jahrtausende auf und ab – nach einem immer wiederkehrenden Muster. Man vermutet die Ursachen in der speziellen Bewegung der Erde im Weltall: Sie schlingert um die Sonne. Dabei ist der Abstand zur Sonne mal näher, mal weiter entfernt. Auch der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf die Polkappen verändert sich. All dies wirkt sich auf die globale Temperatur aus. Aber wie lange dauern solche Phasen? Bislang musste die Wissenschaft passen, konnte sie doch lediglich auf Klimadaten zurückgreifen, die der Mensch aufgezeichnet hat – in einem geradezu unbedeutenden Zeitraum der Erdgeschichte. Dome Concordia ändert dies gründlich. Eine der Botschaften: „Kaltphasen sind eher die Regel als die Ausnahme“, sagt der Glaziologe Miller. „Sie werden nur unterbrochen von unterschiedlich kurzen Warmzeiten, die im Abstand von ziemlich genau 100 000 Jahren entstehen.”

Bislang schätzten Wissenschaftler, dass in etwa 2000 Jahren mit der nächsten Eiszeit zu rechnen sei. Falsch! Eine Aussage, die Heinz Miller aus detaillierten Messdaten bezieht. Die nächste Eiszeit erwarten wir erst in 15 000 Jahren.” Ein Indiz wer den Einfluss des Menschen auf das Klima: In den Bohrkernen fand sich zu keiner Zeit ein so hoher Gehalt an Kohlendioxid wie im heutigen Gletschereis. Die Ergebnisse aus dem Eis-Datenspeicher nähren den Diskurs um eine drohende Klimakatastrophe – tragen aber auch zur Versachlichung bei.