Riesiger Wall am Meeresboden bremste Eisschmelze in der Antarktis – 260 Meter hoch und 65 Kilometer lang

Ein gewaltiger Wall aus Sand, Schlamm und Gestein hat den Rückzug des Eises in der Antarktis über lange Zeit gebremst. Der Sedimentkörper ragt rund 260 Meter über den umliegenden Meeresboden hinaus und erstreckt sich über etwa 65 Kilometer. Während sich der Eisschild nach der letzten Eiszeit zurückzog, kam das Eis an dieser Stelle zeitweise zum Stillstand. Anschließend rückte der auf dem Meeresboden aufliegende Teil des Eisschildes wieder rund 65 Kilometer in Richtung Meer vor.

Der ungewöhnliche Fund liegt in der Vincennes-Bucht vor der Ostantarktis. Wissenschaftler der Universität Kiel und des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) haben seine innere Struktur untersucht. Mit mehr als 580 Kubikkilometern Volumen handelt es sich um den größten bislang bekannten einzelnen Sedimentkeil dieser Art auf einem ehemals vergletscherten Kontinentalschelf. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler im Fachjournal Geophysical Research Letters.

Wie ein gewaltiger Wall das Eis wieder vorrücken ließ

Der Sedimentkeil entstand an einer besonderen Stelle unter dem Eis. Dort geht der Teil eines Gletschers, der auf dem Meeresboden aufliegt, in schwimmendes Eis über. Wissenschaftler bezeichnen diesen Bereich als Aufsetzzone. Ihre Lage beeinflusst, wie weit ein Eisschild ins Meer reicht und wie schnell er sich zurückziehen kann.

Während der letzten Eiszeit reichte der Ostantarktische Eisschild weiter ins Meer hinaus als heute. Als sich das Klima erwärmte, zog sich seine Aufsetzzone zurück. In der Vincennes-Bucht verlangsamte sich dieser Rückzug jedoch. Der Meeresboden veränderte dort seine Neigung. Zugleich traf das Eis offenbar auf festeres Gesteinsmaterial, das seiner Bewegung größeren Widerstand entgegensetzte.

Kleine Veränderungen am Meeresboden bremsen den Rückzug deutlich

An dieser Stelle sammelten sich zunehmend Sedimente. Die Gletscher transportierten Sand, Schlamm und Gesteinsreste aus dem Landesinneren heran. Das Material lagerte sich unter dem Eis ab und ließ einen keilförmigen Körper wachsen. Mit zunehmender Größe konnte sich die Aufsetzzone weiter in Richtung Meer verlagern.

Der Prozess verstärkte sich über lange Zeit selbst. Während das Eis vorrückte, gelangte weiteres Material an die Vorderseite des Sedimentkeils. Neue Ablagerungen schufen zusätzlichen Untergrund für das Eis. Schließlich hatte sich die Aufsetzzone um etwa 65 Kilometer seewärts verschoben. Später setzte sich der allgemeine Eisrückzug allerdings fort.

„Wir sehen deutlich, dass sich ein Eisschild nicht einfach gleichmäßig über alle Buchten zurückzieht“, erklärt Chiara Tobisch von der Universität Kiel. Je nach Untergrund könne sich die Aufsetzzone über lange Zeit stabilisieren und durch Sedimentablagerungen sogar wieder in Richtung Meer wandern.

Antarktis-Eisschild stabilisierte sich über Jahrtausende

Die gewaltigen Dimensionen des Sedimentkeils deuten auf eine lange Entstehungszeit hin. Mithilfe geophysikalischer Messungen rekonstruierten die Wissenschaftler seinen Aufbau und schätzten ab, wann und über welchen Zeitraum er entstanden sein könnte.

• Vor etwa 20.000 Jahren: Die letzte Eiszeit erreichte ihren Höhepunkt. Die Forscher vermuten, dass der Sedimentkeil danach entstand.
• Rund 4.000 Jahre: So lange könnte sein Aufbau gedauert haben. Die Schätzung beruht auf einem angenommenen konstanten Sedimenttransport und ist daher mit Unsicherheiten verbunden.

Schallwellen machen verborgene Sedimentschichten sichtbar

Die Grundlage für die Untersuchung lieferten Messungen des deutschen Forschungsschiffs Polarstern. Anfang 2024 zeichnete es in der Vincennes-Bucht insgesamt 340 Kilometer Messprofile auf. Mithilfe von Schallwellen und Echolot konnten die Wissenschaftler sowohl die Sedimentschichten unter dem Meeresboden als auch die äußere Form des Sedimentkeils sichtbar machen.

Die Aufnahmen offenbarten zahlreiche übereinanderliegende Sedimentschichten, die sich schrittweise in Richtung Meer ausdehnen. An ihrer Anordnung konnten die Wissenschaftler nachvollziehen, wie sich der Keil entwickelte. Die Schichten sprechen für eine längere zusammenhängende Stabilisierungsphase statt für viele voneinander getrennte Vorstöße.

Besonders aufschlussreich war der ursprüngliche Untergrund. Schon geringe Veränderungen seiner Neigung und Beschaffenheit könnten ausgereicht haben, um den Rückzug des Eises zu verlangsamen. „Auch lokale Veränderungen der Meeresbodenneigung und der geologischen Eigenschaften des Meeresbodens können von entscheidender Bedeutung sein“, erklärt AWI-Geowissenschaftler Johann Klages.

Wärmeres Meerwasser lässt Gletscher weiterhin zurückweichen

Die heutige Entwicklung der Ostantarktis unterscheidet sich allerdings von der rekonstruierten Vergangenheit. Relativ warmes Tiefenwasser erreicht Teile des Kontinentalschelfs und kann das Eis von unten abschmelzen. Besonders betroffen ist der Vanderford-Gletscher, der ebenfalls in die Vincennes-Bucht mündet. Zwischen 1996 und 2017 zog sich seine Aufsetzzone um rund 17 Kilometer zurück.

Der Ostantarktische Eisschild enthält gewaltige Wassermengen. Würde seine gesamte Eismasse abschmelzen, könnte der globale Meeresspiegel um etwa 52 Meter steigen. Das ist kein kurzfristiges Szenario, verdeutlicht aber die Bedeutung dieser Eisregion für den langfristigen Meeresspiegel.

Meeresboden könnte Prognosen zum Meeresspiegel verbessern

Für Berechnungen zur künftigen Eisentwicklung sind deshalb auch die Eigenschaften des Untergrunds entscheidend. Bereits kleine Unterschiede in der Neigung des Meeresbodens oder in der Festigkeit seiner Gesteinsschichten können den Widerstand verändern, den das Eis bei seiner Bewegung erfährt.

„Wenn wir die zukünftige Entwicklung der Antarktis modellieren wollen, müssen wir deshalb auch die kleinräumige Struktur des Untergrundes möglichst realistisch berücksichtigen“, sagt Sebastian Krastel, Professor für Marine Geophysik an der Universität Kiel.

Der untersuchte Sedimentkeil liefert dafür Messdaten aus einer früheren Stabilisierungsphase. Er erlaubt es, Modellrechnungen mit den Spuren tatsächlicher Eisbewegungen zu vergleichen. Eine aktuelle Schutzwirkung gegen die Eisschmelze lässt sich daraus jedoch nicht ableiten.

Kurz zusammengefasst:

• Ein gewaltiger Sedimentwall am Meeresboden der Ostantarktis ist rund 260 Meter hoch, 65 Kilometer lang und entstand vermutlich nach der letzten Eiszeit.
• Der Wall stabilisierte das zurückweichende Eis: Durch Ablagerungen von Sand, Schlamm und Gestein konnte sich die Aufsetzlinie des Eisschildes wieder rund 65 Kilometer in Richtung Meer verschieben.
• Der Meeresboden beeinflusst die Eisschmelze: Seine Form und Beschaffenheit können den Eisrückzug bremsen und müssen deshalb bei Prognosen zum künftigen Meeresspiegel berücksichtigt werden.

Übrigens: Der Meeresboden kann Gletscher auch destabilisieren. In der Antarktis zog sich der Hektoria-Gletscher innerhalb von nur zwei Monaten rund acht Kilometer zurück, weil das Eis den Kontakt zum Untergrund verlor. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Alfred-Wegener-Institut / Chiara Tobisch, Uni Kiel