Antarktischer Eiskern: 228 Meter, 23 Millionen Jahre Klimageschichte

In der rauen Stille der Ostantarktis hat ein Bohrer soeben eine gefrorene Zeitleiste an die Oberfläche gebracht, die weit über die Menschheitsgeschichte hinausreicht.

Unter Schichten aus vom Wind blank geschliffenem Eis und uraltem Staub haben Forschende einen Eiskern geborgen, der alle bisherigen Rekorde bricht. Dieses neue Material begeistert Teams auf der ganzen Welt, weil es seltene Hinweise darauf liefern kann, wie sich das Klimasystem der Erde lange vor dem Auftreten des Menschen verhielt.

Was ein 228 Meter langer antarktischer Kern wirklich bedeutet

Der neue Kern aus der Antarktis ist 228 Meter lang und bewahrt nach ersten Altersabschätzungen rund 23 Millionen Jahre Umweltgeschichte. Jeder schlanke Eiszylinder enthält eingeschlossene Bläschen uralter Luft, festgefrorene Partikel und feine chemische Signaturen.

Genau diese Details machen den Eiskern zu einem durchgehenden Archiv vergangener Klimazustände. Jahr für Jahr fiel Schnee, wurde verdichtet und schloss dabei Spuren der damaligen Atmosphäre ein. Über Millionen Jahre türmten sich diese Lagen zu einer gefrorenen Schichtung auf, die Forschende heute wie eine Zeitlupe „lesen“ können.

„Jeder Meter dieses Kerns umfasst grob 100.000 Jahre der Klimageschichte der Erde und verdichtet ganze geologische Zeitalter auf wenige Zentimeter Eis.“

Mehrere Länder sollen sich den Zugang teilen; in den ersten Auswertungen dürften Treibhausgase, Vulkanismus und Veränderungen der Ozeanzirkulation im Mittelpunkt stehen. Für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die langfristige Klimazyklen untersuchen, ist ein Datensatz dieser Art normalerweise eher ein Wunschtraum.

Warum 23 Millionen Jahre für die Klimaforschung so wichtig sind

Die meisten vorhandenen antarktischen Eiskerne reichen „nur“ etwa 800.000 Jahre zurück – eine Phase, die vor allem von Eiszeitzyklen geprägt ist, die sich ungefähr alle 100.000 Jahre wiederholen. Mit einer Ausdehnung bis 23 Millionen Jahre öffnet dieser neue Datensatz das Fenster in eine deutlich andere Klimaepoche.

Die Forschung erwartet, dass besonders die älteren Abschnitte Folgendes festhalten:

• Warmzeiten, in denen der antarktische Eisschild stark schrumpfte
• abrupte Abkühlungsphasen, die mit Veränderungen von Meeresdurchlässen zusammenhängen
• natürliche Schwankungen von Kohlendioxid, die weit ausserhalb dessen liegen, was in jüngeren Kernen sichtbar wird
• Staub und Asche aus uralter vulkanischer Aktivität und aus Wüstenregionen

Der Kern umfasst Zeiträume, in denen Teile der Antarktis nur teilweise vereist waren, der Meeresspiegel höher lag und der Planet sich an wandernde Kontinente sowie sich verändernde Ozeanbecken anpasste. Diese Einordnung ist heute relevant, weil der Mensch die Konzentrationen von Treibhausgasen in der Atmosphäre in Bereiche treibt, die seit Millionen Jahren nicht mehr erreicht wurden.

„Indem uralte CO₂-Werte mit Temperaturen und Meeresspiegeln abgeglichen werden, erhalten Forschende einen Realitätscheck dafür, wie empfindlich das Klimasystem der Erde tatsächlich ist.“

Im gefrorenen Archiv: wonach Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler suchen

Eingeschlossene Luftblasen als Zeitkapseln

Ein zentraler Anreiz ist die Luft, die im Eis versiegelt ist. Winzige Blasen bewahren direkte Proben früherer Atmosphären. Dazu werden kleine Stücke des Kerns unter Vakuum geschmolzen, und die freigesetzten Gase werden mit präzisen Messgeräten analysiert.

Im Fokus stehen vor allem:

• Kohlendioxid (CO₂)
• Methan (CH₄)
• Lachgas (N₂O)
• Edelgase, die Hinweise auf frühere Temperaturen geben

Wenn sich diese Gase über die Zeit nachzeichnen lassen, erhoffen sich die Teams Erkenntnisse darüber, wie schnell der Planet auf natürliche Veränderungen der Sonneneinstrahlung, auf Schwankungen der Erdbahnparameter und auf tektonische Umbrüche reagierte.

Chemische Fingerabdrücke uralter Stürme und Ozeane

Auch chemische Spuren, die über Winde und Meere transportiert wurden, sind im Eis gespeichert. Salze, Staub und Isotope im Kern zeigen, wie sich Sturmzugbahnen verlagerten und wie sich das Meereis im Lauf der Zeit ausdehnte oder zurückzog.

Signal im Eis	Was es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern verrät
Sauerstoffisotope	Frühere Temperaturen und Eisvolumen
Meersalzpartikel	Ausdehnung des Meereises und Stärke von Stürmen
Staubkonzentration	Trockenheit der Kontinente und Windintensität
Sulfate und Asche	Zeitpunkt und Intensität von Vulkanausbrüchen

Die Kombination dieser Marker erlaubt es, nicht nur Mittelwerte zu rekonstruieren, sondern auch Phasen schnellen Wandels zu erkennen – etwa abrupte Abkühlungen nach grossen Eruptionen oder deutliche Erwärmungsschübe.

Ein Datensatz, der Projektionen verändern könnte

Klimamodelliererinnen und -modellierer verfolgen die Entwicklung aufmerksam. Computersimulationen der zukünftigen Erwärmung müssen sich daran messen lassen, wie gut sie vergangene Veränderungen nachbilden. Bislang stützten sich solche Prüfungen vor allem auf die letzten 1 Million Jahre – eine vergleichsweise kühle Zeit im Vergleich zu manchen früheren Erdzeitaltern.

„Der neue antarktische Kern liefert eine Art Probelauf dafür, wie sich das Klimasystem verhielt, als CO₂ und globale Temperaturen näher an dem lagen, wohin die Menschheit in diesem Jahrhundert steuern könnte.“

Gelingt es den Modellen, die Ausschläge aus dem Kern zu reproduzieren, wächst das Vertrauen in Prognosen zu Meeresspiegelanstieg und Hitzewellen. Scheitern sie, werden Teams nachjustieren – insbesondere bei den Modellteilen, die den Kollaps von Eisschilden sowie Rückkopplungsschleifen mit Wolken und Ozeanen abbilden.

Lehren für den Meeresspiegelanstieg

Eine Frage drängt sich auf: Wie schnell können grosse Eisschilde zerfallen, wenn die Temperaturen steigen? Geologische Befunde deuten darauf hin, dass der Meeresspiegel in einigen Warmphasen vor 10–20 Millionen Jahren um mehrere Meter höher lag.

Indem solche Meeresspiegelabschätzungen mit präzisen CO₂-Messungen aus dem Kern verknüpft werden, wollen Forschende die wahrscheinliche Bandbreite künftiger Veränderungen eingrenzen. Für Küstenplanerinnen und -planer – von Florida bis Bangladesch – fliessen derartige Informationen direkt in langfristige Risikoabschätzungen ein.

Wie das Bohren unter extremen Bedingungen möglich war

228 Meter tief in antarktisches Eis vorzudringen, ist alles andere als trivial. Der Bohrplatz liegt vermutlich auf einem stabilen Plateau in der Ostantarktis und wurde so gewählt, dass ein hohes Alter erreicht wird, ohne die Schichtung zu zerstören. Die Teams arbeiten bei Temperaturen deutlich unter dem Gefrierpunkt und sind auf kurze Wetterfenster angewiesen.

Zum Einsatz kommt ein Spezialbohrer, der saubere Zylinder schneidet und das Eis dabei möglichst kalt hält. Jedes Kernstück – häufig etwa einen Meter lang – wird an die Oberfläche geholt, protokolliert und in isolierte Boxen verpackt.

Anschliessend wird das Eis in gekühlten Containern zu Laboren transportiert, teils über Tausende Kilometer. Schon kleine Temperaturschwankungen können den Kern aufbrechen oder empfindliche chemische Gradienten verwischen; deshalb gelten strenge Handhabungsprotokolle.

Schlüsselbegriffe, die helfen, diesen Datensatz zu verstehen

Wenn Fachleute über uralte Klimadaten sprechen, tauchen bestimmte Konzepte immer wieder auf. Zwei davon sind besonders hilfreich.

Paläoklima: Gemeint sind Klimazustände, die vor direkten menschlichen Messreihen lagen. Rekonstruiert werden sie über natürliche Archive wie Eiskerne, Baumringe, Seesedimente und Korallen. Jedes Archiv hat Stärken und blinde Flecken – lange, durchgehende Reihen wie dieser neue Kern sind deshalb besonders wertvoll.

Klimarückkopplungen: Rückkopplungen sind Prozesse, die Veränderungen verstärken oder abschwächen. So verringert Erwärmung die Eisfläche, wodurch dunklere Oberflächen frei werden, mehr Sonnenlicht aufnehmen und zusätzliche Erwärmung auslösen. Der neue Kern hilft dabei nachzuvollziehen, wie stark solche Rückkopplungen in der fernen Vergangenheit wirkten – und liefert Hinweise darauf, wie sie sich unter heutiger Erwärmung verhalten könnten.

Was das für den Alltag bedeutet – weit weg von der Antarktis

Ein Bohrkern aus einem der abgelegensten Orte der Erde wirkt abstrakt, wenn man in Berlin, New York oder Lagos sitzt. Dennoch hängen die Informationen im Eis unmittelbar mit Alltagsfragen zusammen: Lebensmittelpreise, Hochwasserrisiken, Hitzewellen und die Stabilität von Energiesystemen.

Wenn Modelle langfristige Reihen wie diese einbeziehen, lassen sich die Stabilität von Monsunmustern, mögliche Verschiebungen von Sturmzonen und die Häufigkeit schädlicher Extremereignisse besser abschätzen. Versicherungen, Stadtplanungsämter und Bauernverbände greifen – wenn auch oft indirekt – auf solche Bewertungen zurück.

Dazu kommt eine psychologische Dimension: Daten über 23 Millionen Jahre ordnen die aktuellen Veränderungen in eine grössere Erzählung ein. Sie zeigen, dass sich das Erdklima stets gewandelt hat – aber auch, dass grosse Umbrüche meist über Tausende Jahre abliefen, nicht innerhalb weniger Jahrzehnte. Gerade dadurch fällt das Tempo der heutigen Erwärmung besonders auf und kann Debatten darüber zuspitzen, wie schnell Gesellschaften sich anpassen und Emissionen senken.

„Der antarktische Kern liefert keine Politik, aber er bietet eine Zeitleiste, an der menschliche Entscheidungen in diesem Jahrhundert von zukünftigen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gemessen werden.“

Während erste Ergebnisse in Fachzeitschriften und auf Konferenzen zirkulieren, dürften sie neue Runden von Modellanpassungen, überarbeitete Meeresspiegelschätzungen und frische Fragen zu Schwellenwerten auslösen, die nicht überschritten werden sollten. Vorerst liegt der 228 Meter lange Zylinder in Laborgefriertruhen – und seine Geschichte beginnt gerade erst, entschlüsselt zu werden.

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