Was das Eis über die Antarktis verrät
Der Kontinent, den Sie auf Ihrer Antarktis-Kreuzfahrt erkunden, ist nicht nur eine eisbedeckte Insel mit Pinguinen, Walen und Robben. Unter dem dicken Eis sind Süßwasserseen verborgen, die Tausende von Mikroben enthalten, die auf eine Vielzahl von Lebewesen hinweisen. Im Jahr 2013 gewann ein Forscherteam die erste unbelastete Wasserprobe, die jemals direkt aus einem Antarktissee entnommen wurde.
Der Lake Whillans ist ein See, der 640 Kilometer vom Südpol entfernt unter einer 800 Meter dicken Eisschicht liegt. Der See ist nur 2 Meter tief und hat eine Fläche von fast 60 Quadratkilometern. Da der See unberührt ist, verbrachte das Team sechs Jahre damit, einen Weg zu finden, die Probe zu entnehmen, ohne das Wasser zu verunreinigen, sei es durch die Bohrgeräte oder durch das Einbringen invasiver Organismen in den See. Um dies zu vermeiden, setzte das Team ultraviolette Strahlung, Wasserfiltration und Wasserstoffperoxid ein, um die Maschinen und das Wasser zu sterilisieren, mit denen das Eis durchbohrt wurde.
Leben unter dem Eis
Nach einem Jahr der Probenahme zeigten die Ergebnisse eine Fülle von Leben: In jedem Milliliter Seewasser fand das Team 130.000 Zellen mit fast 40.000 Bakterien und Archaeen. Die Probe zeigte auch, dass das Leben im See in den letzten 120.000 Jahren und möglicherweise sogar 1 Million Jahren ohne Sonnenenergie überlebt hat.
Im Laufe des letzten Jahres haben die Forscher Kulturen von etwa einem Dutzend Mikrobenarten isoliert und gezüchtet, und die DNA-Sequenzierung hat Anzeichen für fast 4.000 Arten ergeben, von denen viele bekannte Mikroben sind, die Mineralien zur Energiegewinnung abbauen, da es kein Sonnenlicht gibt.
Eine wichtige Frage für die Wissenschaftler ist, ob diese Lebensformen als "Überlebende" oder "Ankömmlinge" eingestuft werden, wobei die Überlebenden Nachkommen von Mikroben sind, die in den Sedimenten lebten, als das Gebiet vom Ozean bedeckt war, während die Ankömmlinge auf dem Eis abgelagert wurden, nachdem sie sich in den letzten 50.000 Jahren nach unten gearbeitet hatten, als das Eis vom Boden der Gletscher schmolz.
Alternativ könnten die Neuankömmlinge durch Meerwasser in den See gelangt sein, das unter die Eisdecke gesickert ist, was möglich ist, da der Whillans-See 100 Kilometer von der Grundlinie entfernt ist, an der die Eisdecke vom Boden in das Eis übergeht.
Weitere wichtige Funde aus dem See waren Spuren von Fluorid, die möglicherweise auf hydrothermale Schlote in diesem Gebiet hinweisen - wichtig, da sie reichhaltige Quellen chemischer Energie liefern, die exotisches Leben begünstigen können - sowie geringe Mengen von Formiat, einer Chemikalie, die auf das Vorhandensein von Methan, einem Treibhausgas, schließen lässt.
Man schätzt, dass die Sedimente unter dem antarktischen Eisschild Hunderte von Milliarden Tonnen Methan enthalten. Dies ist ein Problem, da die globalen Temperaturen steigen und die antarktischen Eisschilde zu schmelzen beginnen, wodurch Methan freigesetzt wird und zum globalen Meeresspiegelanstieg beiträgt.
Das Gletschersystem der Westantarktis schmilzt
Im Jahr 2014 veröffentlichten Wissenschaftler Studien, aus denen hervorging, dass ein großer Teil des Gletschersystems in der Westantarktis zu schmelzen begonnen hat. Bisher waren die Wissenschaftler davon ausgegangen, dass das 3,2 Kilometer dicke Gletschersystem für Tausende von Jahren stabil bleiben würde, doch neue Forschungsergebnisse deuten auf einen schnelleren Zeitrahmen hin.
Der Professor für Geowissenschaften an der UC-Irvine und Hauptautor der Studie, Eric Rignot, warnt davor, dass sechs große Gletscher in der Amundsen-See "den Punkt überschritten haben, an dem es kein Zurück mehr gibt", wobei aktuelle Schätzungen darauf hindeuten, dass die Gletscher innerhalb von zwei Jahrhunderten verschwinden könnten. Sollte dies geschehen, würde der Rest des Eises in der Westantarktis folgen.
In der Zwischenzeit hat eine Studie über den Rückgang der Gletscher auf der südlichen antarktischen Halbinsel ergeben, dass sich ein großer Teil der Region seit 2009 destabilisiert hat, wobei sich der Verlust der Eismasse der maritimen Gletscher rasch beschleunigt.
Warmes Wasser trägt zum Schmelzen bei
Eine Antwort auf die Frage, warum die Gletscher so schnell schmelzen, ist das Eindringen von wärmerem Meerwasser in die Gletscherbasis. Forscher, die den Totten-Gletscher in der Ostantarktis untersuchen, haben Beweise dafür gefunden, dass sich tief unter dem Gletscher eine Rinne gebildet hat, durch die wärmeres Meerwasser in die Gletscherbasis eindringen kann: Während einer Reise in die Antarktis im letzten antarktischen Sommer stellten die Forscher fest, dass das Wasser um den Totten-Gletscher 1,5 Grad Celsius wärmer ist als in anderen Gebieten.
Dies kam für die Wissenschaftler überraschend, da man bis vor kurzem davon ausging, dass der Eisschild der Ostantarktis von kaltem Wasser umgeben und daher sehr stabil sei. Aufgrund des wärmeren Wassers ist der Totten-Gletscher der am schnellsten schrumpfende Gletscher in der Ostantarktis, und diese Schmelze hat das Potenzial, zu einem erheblichen regionalen Eisverlust zu führen", so Jason Roberts, Glaziologe der Australian Antarctic Division.
Wärmerer und produktiverer Ozean
Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass die steigenden globalen Temperaturen zwar die Gletscherschmelze verstärken werden, die Küstengewässer der Antarktis jedoch produktiver werden könnten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich Polynyas bilden - eine Ausdehnung von offenem Meerwasser entlang der Küste, die von schwimmendem Meereis und dem Kontinentalschelf umschlossen ist. Diese Formationen sind aufgrund des Eisengehalts, der durch das Schmelzwasser der Gletscher in sie hineingepumpt wird, sehr produktiv und weisen eine Fülle von Phytoplankton auf. Dies führt laut Kevin Arrigo, einem biologischen Ozeanographen der Stanford University, dazu, dass Polynyas aufgrund der vom Phytoplankton produzierten Emissionen nach faulen Eiern riechen.
Anhand von Satellitendaten aus den Jahren 1997 bis 2014 für 46 Polynyas rund um die Antarktis stellten die Forscher eine starke Korrelation zwischen dem Produktivitätsniveau und dem Ausmaß der Gletscherschmelze der angrenzenden Gletscher fest. Die Wissenschaftler stellen die Hypothese auf, dass das Schmelzwasser der Gletscher das Wasser der Polynyas mit Eisen anreichert, das wie ein Dünger wirkt. Das Schmelzwasser ist ein Eisenlieferant, denn wenn das schmelzende Eis in Richtung Ozean kriecht, bricht es auf seinem Weg das eisenhaltige Grundgestein auf. Auch in Gletschern ist Eisen aus dem Schnee eingeschlossen, der sich über Tausende von Jahren auf den Eisschilden angesammelt hat, wobei der fallende Schnee eisenhaltigen Staub einschließt.
Produktive Ozeane als Kohlenstoffsenken
Die Forscher vermuten, dass je produktiver das Ökosystem wird, desto mehr Nahrung für die Organismen an der Spitze der Nahrungskette zur Verfügung steht. Arrigo sagt, dass "die größte Dichte an Pinguinen und Robben in den Gebieten zu finden ist, in denen Polynyas am produktivsten sind". Ein weiterer potenzieller Vorteil ist ihre Rolle als Kohlenstoffsenken, da Wasserkörper, in denen Photosynthese stattfindet, als Kohlenstoffsenken fungieren. Insbesondere behauptet Arrigo, dass Polynyas "unverhältnismäßig viel atmosphärisches Kohlendioxid aufsaugen", so dass eine Steigerung ihrer Produktivität höchstwahrscheinlich ihre Fähigkeit zur Kohlenstoffspeicherung erhöhen wird. Da die Polynyas jedoch nur einige hundert Quadratkilometer groß sind, räumt Arrigo ein, dass ihre Auswirkungen nur minimal sein werden.