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Warum wich Grönlands Eis vor rund 416.000 Jahren so weit zurück?
Wie empfindlich reagiert Grönlands Eisschild auf lang anhaltende Wärme? Ein alter Sedimentkern zeigt, dass der Standort Camp Century vor rund 416.000 Jahren eisfrei war, als die Sommer im Schnitt 4,7 Grad Celsius wärmer ausfielen als im späten 20. Jahrhundert. Entscheidend könnte neben der Temperatur auch die Dauer dieser Warmphase gewesen sein.
Buffalo (U.S.A.). Grönlands Eisschild speichert so viel gefrorenes Wasser, dass sein vollständiges Abschmelzen den weltweiten Meeresspiegel um rund 7,4 Meter anheben würde. Wie empfindlich die gewaltigen Eismassen auf über lange Zeit erhöhte Temperaturen reagieren, lässt sich aus den wenigen Jahrzehnten moderner Beobachtungen jedoch nur eingeschränkt ablesen.
Hinweise liefern frühere Warmzeiten der Erdgeschichte, in denen das Inlandeis bereits kleiner war als heute. Besonders wertvoll sind dafür Sedimentarchive an Orten, die mittlerweile wieder unter mächtigem Eis liegen. Sie können verraten, unter welchen klimatischen Bedingungen der Boden einst frei lag.
Forscher der University at Buffalo (UB) um Dr. Elizabeth K. Thomas haben nun einen solchen Sedimentkern aus dem Nordwesten Grönlands untersucht. Das Material wurde 1966 bei der damaligen US-Militärstation Camp Century aus einer Tiefe von 1.387 Metern unter dem Eis geborgen. Frühere Datierungen ordnen einen Teil dieser Ablagerungen einer eisfreien Phase vor etwa 416.000 Jahren zu, mit einer Unsicherheit von 38.000 Jahren.
Um das damalige Klima zu rekonstruieren, analysierte das Team fettartige Moleküle, die Bakterien im Boden und in Gewässern hinterlassen hatten. Die Anteile verschiedener Molekültypen verändern sich mit der Temperatur. Durch den Vergleich mit Ablagerungen aus heutigen arktischen Seen konnten die Wissenschaftler abschätzen, wie warm die eisfreie Landschaft einst war.
„Die Arten und Anteile dieser Moleküle verändern sich abhängig von der Temperatur. Indem wir sie mit ähnlichen Molekülen aus heutigen arktischen Seen verglichen, konnten wir abschätzen, wie warm es damals bei Camp Century war“, erklärt John Michael Aguilar von der University at Buffalo.
Das Ergebnis zeigt für die Monate mit durchschnittlichen Temperaturen über dem Gefrierpunkt eine Erwärmung um 4,7 Grad Celsius gegenüber dem Zeitraum 1950 bis 2000. Die berechnete Unsicherheit liegt bei 3,2 Grad Celsius. Dabei berücksichtigten die Forscher auch, dass sich die Höhe der Landschaft beim Wachsen und Schwinden des Eisschilds verändert und damit den Temperaturvergleich beeinflusst.
Die Sedimentschichten enthalten zudem Überreste von Pflanzen und Hinweise auf damalige Gewässer. Sie belegen, dass der heute eisbedeckte Standort zeitweise eine offene Landschaft war. Der Rand des grönländischen Eisschilds muss damals in dieser Region mindestens rund 100 Kilometer weiter zurückgelegen haben als heute.
„Es ist bemerkenswert, dass eine Phase mäßig erhöhter Temperaturen mit einem so weitreichenden Rückzug des Eisschilds zusammenfiel“, sagt John Michael Aguilar.
Auch die Zusammensetzung früherer Pflanzenwachse liefert Hinweise auf die Umweltbedingungen. Aus dem Verhältnis unterschiedlicher Wasserstoffisotope schließen die Forscher, dass damals mehr Wasserdampf aus der unmittelbaren Umgebung stammte. Verdunstung aus Gewässern und die Wasserabgabe der Pflanzen dürften eine größere Rolle gespielt haben, weil mehr Land eisfrei und bewachsen war.