Unter Grönlands Eis liegen 1.943 Täler, viele davon bislang nicht kartiert

Unter Grönlands Eis entscheidet die Landschaft mit darüber, wohin sich gewaltige Eismassen bewegen. Täler bündeln den Eisfluss, Wasser sammelt sich in ihnen, und viele der großen Gletscher folgen solchen natürlichen Rinnen. Wie dieses Gelände unter dem kilometerdicken Eispanzer tatsächlich aussieht, war bislang jedoch nur lückenhaft bekannt.

Ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung der NASA hat nun 1.943 Täler unter Grönlands Eis kartiert. 34 Prozent davon fehlen in der bisher maßgeblichen Karte des Untergrunds. Mehr als die Hälfte der bereits bekannten Täler reicht nach der neuen Rekonstruktion zudem weiter ins Landesinnere als bislang angenommen – teilweise um Hunderte Kilometer.

Täler unter Grönlands Eis lenken große Gletscher

Die Ergebnisse von Allison Chartrand, Joseph MacGregor und ihren Kollegen erschienen im Fachjournal Geophysical Research Letters. Besonders relevant ist der Fund für die großen Auslassgletscher, über die Eis aus dem Landesinneren Richtung Küste transportiert wird. Unter nahezu allen 239 größten Auslassgletschern verlaufen solche Täler. Bei rund 70 Prozent von ihnen reichen die Strukturen weiter ins Landesinnere als bisher kartiert.

Auch das gesamte Ausmaß überrascht. Auf Grundlage der neuen Rekonstruktion lassen sich Täler unter rund 74 Prozent des grönländischen Eisschilds erkennen. In der bisherigen BedMachine-Karte waren es lediglich 39 Prozent. Die bekannte Ausdehnung dieses verborgenen Talnetzes hat sich damit nahezu verdoppelt.

Neue Karte verbindet bislang getrennte Täler

BedMachine Greenland gilt als eine der wichtigsten Karten des Felsuntergrunds unter dem grönländischen Eisschild. Direkte Messungen sind dort jedoch selten. Flugzeuge können mit Radar durch das Eis bis zum Boden blicken. Solche Messstreifen erfassen aber nur einen kleinen Teil der Fläche. Lediglich 4,4 Prozent der Rasterzellen von BedMachine enthalten direkte Radarbeobachtungen.

Zwischen diesen Messlinien musste der Untergrund bislang rechnerisch ergänzt werden. Vor allem im Landesinneren entstand dadurch ein stellenweise ungewöhnlich glattes Bild. Täler wirkten dort oft wie einzelne Einschnitte und endeten dort, wo Radardaten fehlten. Die neue Rekonstruktion verbindet viele dieser Strukturen zu längeren Systemen.

Satellitendaten machen verborgene Landschaft sichtbar

Dafür nutzten die Wissenschaftler die sogenannte Ice Flow Perturbation Analysis, kurz IFPA. Berge, Täler und andere Unebenheiten unter dem Eis beeinflussen dessen Bewegung. Selbst durch kilometerdickes Eis hindurch hinterlassen sie schwache Spuren an der Oberfläche. Dort verändern sich Höhe und Fließgeschwindigkeit geringfügig.

Satelliten erfassen diese Unterschiede großflächig. Aus den Daten rekonstruierten die Forscher die Geländeformen unter dem Eis. Für die Kartierung berücksichtigten sie Täler ab zehn Kilometern Länge und mindestens einem Kilometer Breite. Radarflüge der NASA aus den Jahren 1993 bis 2019 lieferten Vergleichsdaten für die Berechnungen.

Das Talnetz reicht viel weiter ins Landesinnere

Die Rekonstruktion verändert das Bild des grönländischen Untergrunds erheblich. Besonders deutlich wird das bei drei Ergebnissen:

34 Prozent der 1.943 kartierten Täler fehlen in BedMachine.
52 Prozent der bereits bekannten Täler reichen weiter als bisher dargestellt.
Das erfasste Talnetz erstreckt sich über rund 74 Prozent des Eisschilds statt über 39 Prozent.

An manchen Stellen verlängern sich bekannte Täler um Hunderte Kilometer. Besonders große Unterschiede fanden die Forscher in zentralen westlichen, nördlichen und zentralen östlichen Regionen Grönlands. Dort treten zusammenhängende Strukturen hervor, die in älteren Karten nur bruchstückhaft erkennbar waren.

Unter dem Eis liegt ein altes Gebirge

Die neu sichtbare Landschaft reicht weit in Grönlands geologische Vergangenheit zurück. Östlich des Landesinneren zeichnet sich unter dem Eis ein Gebirge mit einem verzweigten Talnetz ab. Das Relief nimmt Richtung Küste zu und erinnert an alpine Landschaften mit tief eingeschnittenen Tälern.

Teile dieser Landschaft könnten seit mindestens dem Pliozän erhalten geblieben sein. Damit wären ihre Grundformen mehrere Millionen Jahre alt. Auch im Süden treten Gebirgsstrukturen deutlicher hervor als in BedMachine. Von dort ziehen sich mehrere Talnetze weit unter den heutigen Eisschild.

© NASA Earth Observatory/Lauren Dauphin, basierend auf Daten von Chartrand et al. Eine neue Kartierung macht die Landschaft unter Grönlands Eisschild sichtbar. Im Westen ziehen sich lange, gerade Täler teils weit ins Landesinnere. © NASA Earth Observatory/Lauren Dauphin, basierend auf Daten von Chartrand et al.

Viele Täler folgen derselben Richtung

Ein weiteres Muster fällt vor allem im Westen und in Teilen Zentralgrönlands auf. Zahlreiche Täler verlaufen bevorzugt von Südwest nach Nordost. Andere Regionen zeigen häufiger eine südost-nordwestliche Ausrichtung. Mit der heutigen Fließrichtung des Eises stimmen diese Muster nicht überein.

Die Ursache könnte tief im Gestein liegen. Alte tektonische Strukturen haben möglicherweise Schwächezonen hinterlassen. Entlang solcher Linien konnten Wasser und Erosion leichter angreifen. Einige Täler könnten dadurch einer geologischen Richtung folgen, die lange vor der heutigen Vereisung angelegt wurde.

Grundwasser hinterließ Spuren in der Landschaft

Auch die Verzweigungen der Täler enthalten Hinweise auf ihre Entstehung. Insgesamt werteten die Forscher 3.031 solcher Verbindungen aus. Besonders häufig lagen die Winkel zwischen etwa 50 und 65 Grad.

Diese Verteilung passt zu Landschaften, die überwiegend durch Niederschlag und oberirdisch abfließendes Wasser geformt wurden. Grundwasserströmungen und Bodenerosion dürften ebenfalls beteiligt gewesen sein, allerdings in geringerem Umfang. Ein heute weit verzweigtes Grundwassersystem unter dem Eisschild lässt sich daraus nicht ableiten.

Die verborgene Landschaft beeinflusst weiterhin, wie sich Eis durch Grönland bewegt. Täler bündeln Eis und Wasser und können bestehenden Abflusswegen weit ins Landesinnere folgen. NASA-Forscher Joseph MacGregor beschreibt die Bedeutung so: „Je besser wir die Topografie heute verstehen, desto besser können wir abschätzen, wie sie langfristig aussehen wird, wenn sich schnellerer Eisfluss weiter ins Innere Grönlands ausbreitet.“

Kurz zusammengefasst:

Unter Grönlands Eis haben Forscher 1.943 große Täler kartiert; 34 Prozent davon fehlen in der bisherigen BedMachine-Karte.
Die Täler bündeln den Eisfluss großer Auslassgletscher und sind deshalb wichtig für Modelle zur künftigen Entwicklung des grönländischen Eisschilds.
Die neue Rekonstruktion zeigt zudem, dass das Talnetz viel weiter ins Landesinnere reicht als bislang angenommen und Teile der Landschaft mehrere Millionen Jahre alt sein könnten.

Übrigens: Nicht nur die Landschaft unter Grönlands Eis beeinflusst den Gletscherfluss – auch Schmelzwasser kann das Eis aufsprengen und seine Bewegung verändern. Wie ein 21 Quadratkilometer großer See den 79°N-Gletscher aufriss und dauerhaft veränderte, mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © NASA