In einer kürzlich veröffentlichten Studie wurde untersucht, warum der antarktische Eisschild vor etwa 34 Millionen Jahren begann zu wachsen, während die Arktis noch weitere 30 Millionen Jahre eisfrei blieb. Forscher aus verschiedenen Institutionen, darunter das GFZ Helmholtz-Zentrum für Geowissenschaften und die Universität Southampton, haben herausgefunden, dass geologische Prozesse im Erdinneren, insbesondere Mantelwellen, eine entscheidende Rolle bei der Anhebung der Antarktis spielten. Diese Anhebung führte dazu, dass sich die Bedingungen für die Bildung und den Erhalt von Eis auf der antarktischen Landmasse günstig entwickelten.
Die Erde war zu jener Zeit um etwa fünf Grad Celsius wärmer, und die Region um den Nordpol war frei von Eis. Dennoch begann sich auf dem antarktischen Kontinent ein massiver Eisschild zu bilden. Die Forscher fanden heraus, dass der Grund für diese asymmetrische Vergletscherung tief im Erdinneren zu suchen ist. Mantelwellen, die während der Trennung von Afrika und der Antarktis im Jura vor etwa 200 Millionen Jahren entstanden, führten zu einer signifikanten Anhebung der ostantarktischen Landschaft.
Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Thomas Gernon, Professor für Geowissenschaften an der Universität Southampton, stellte fest, dass die Landoberfläche der Antarktis durch geologische Prozesse über einen Zeitraum von rund 100 Millionen Jahren so weit angehoben wurde, dass sich dort dauerhaft Eis bilden konnte. Gernon, der derzeit als Gastprofessor am GFZ in Potsdam tätig ist, erklärte, dass die Mantelwellen, vergleichbar mit einem Heißluftballon, der an Gewicht verliert, die Oberfläche anheben können. Dies geschah durch koordiniertes Tropfen von Material an der Unterseite des Kontinents.
Um die Entwicklung der Antarktis zu verstehen, verwendeten die Forscher Computermodelle, um die Veränderungen der Landschaft über Millionen von Jahren zu simulieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die Mantelwellen eine erhebliche Anhebung der ostantarktischen Region bewirkten, was zur Bildung eines Hochplateaus führte. Diese Erhebungen erreichten vor rund 45 Millionen Jahren eine kritische Höhe von etwa 2 Kilometern, die notwendig war, um Gebirgsgletscher zu bilden, die schließlich zum antarktischen Eisschild führten.
Ein wichtiger Aspekt dieser Studie ist die Erklärung für die Unterschiede in der Eisverteilung zwischen der Arktis und der Antarktis. Während die Antarktis vor 34 Millionen Jahren vergletschert wurde, bildeten sich in der Arktis große Eismassen erst in den letzten fünf Millionen Jahren. Die sinkenden Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre wurden häufig als Hauptursache für die Vergletscherung der Antarktis angesehen. Die Forschung zeigt jedoch, dass die ersten Eisschilde bereits in einer relativ milden Klimaphase entstanden.
Die Studienautoren betonen, dass sogar kleine Erhöhungen der Gebirgshöhen einen signifikanten Einfluss auf die Ansammlung von Schnee und Eis haben können. Vor 50 Millionen Jahren war das Gamburtsev-Gebirge größtenteils unter 1,5 Kilometern hoch. Bis vor 34 Millionen Jahren hatten jedoch viele Teile des Gebirges eine Höhe von über 2 Kilometern erreicht, was entscheidend für die Bildung von dauerhaftem Eis war.
Zusätzlich verstärkten Rückkopplungsmechanismen, wie der Eis-Albedo-Effekt, die Abkühlung der Region. Kältere Luft enthält weniger Wasserdampf, was die isolierende Wirkung der Atmosphäre verringert und zu niedrigeren Temperaturen führt. Diese Kombination von Faktoren trug dazu bei, dass sich das antarktische Eiseis von den Bergen aus über den Kontinent ausbreitete und schließlich die Küstenregionen erreichte.
Die Erkenntnisse aus dieser Studie könnten auch unsere Auffassung von den Ursachen vergangener Eiszeiten verändern. Die Forscher argumentieren, dass Prozesse im Erdinneren die Voraussetzungen für die Vergletscherung beeinflussen und somit entscheidend dafür sind, wann und wo große Klimaveränderungen stattfinden. Diese Erkenntnisse sind nicht nur wichtig für das Verständnis vergangener Klimawandel, sondern auch für die Vorhersage zukünftiger Entwicklungen im Klimasystem.
