Vor der Ostantarktis liegt ein gewaltiger Wall am Meeresboden: In der Vincennes-Bucht vor dem Aurora-Becken haben Forschende einen etwa 260 Meter hohen und 65 Kilometer langen Sedimentkeil untersucht. Der Körper besteht aus Sand, Schlamm und Gesteinsmaterial und umfasst mehr als 580 Kubikkilometer.

Chiara Tobisch von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel hat den sogenannten „Grounding-Zone Wedge“ gemeinsam mit dem Alfred-Wegener-Institut ausgewertet. Nach bisherigem Kenntnisstand handelt es sich um den größten freistehenden Sedimentkörper dieser Art auf einem eisbedeckten, ehemals vergletscherten Kontinentalschelf. Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters.

Ein Keil, der das Eis vorübergehend bremste

Entstanden ist der Sedimentkörper an der Aufsetzzone – dort, wo das auf dem Meeresboden liegende Eis in schwimmendes Eis übergeht. Während der letzten Eiszeit reichte der Ostantarktische Eisschild weiter ins Meer als heute. Nach der Erwärmung begann sich diese Zone zurückzuziehen. In der Vincennes-Bucht kam der Rückzug jedoch ins Stocken: Eine veränderte Neigung des Meeresbodens und widerstandsfähigeres Gestein bremsten die Bewegung.

Unter dem Eis sammelten sich Sand, Schlamm und Gesteinsreste, die Gletscher aus dem Landesinneren herantransportiert hatten. Schicht um Schicht wuchs daraus ein keilförmiger Sedimentkörper. Er schuf zusätzlichen Untergrund für das Eis, woraufhin sich die Aufsetzzone wieder etwa 65 Kilometer seewärts verlagerte. Später setzte sich der überregionale Rückzug des Eises fort.

Die Forschenden schließen aus der Größe des Keils, dass er nach dem Höhepunkt der letzten Eiszeit, dem Letzten Glazialen Maximum vor etwa 20.000 Jahren, entstand. Sein Aufbau könnte ungefähr 4.000 Jahre gedauert haben. Das ist allerdings eine unsichere Schätzung, denn sie beruht auf der Annahme, dass der Sedimenttransport gleichbleibend war.

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Mit Schallwellen unter den Meeresboden

Die Grundlage der Studie bilden Daten der Polarstern-Expedition PS141, die Anfang 2024 in der Vincennes-Bucht stattfand. Das Forschungsschiff erfasste dort insgesamt 340 Kilometer hochauflösender seismischer Reflexionsdaten beziehungsweise Messprofile. Schallwellen und Echolot machten sichtbar, wie die Sedimentschichten unter dem Meeresboden liegen und welche äußere Form der Keil besitzt.

Gerade die innere Struktur war für die Rekonstruktion entscheidend. Die übereinanderliegenden, seewärts ausgedehnten Schichten sprechen für eine längere, zusammenhängende Stabilisierungsphase – nicht für viele einzelne Eisvorstöße. Erstmals lässt sich dadurch detailliert nachvollziehen, wie sich ein solcher großer Sedimentkörper über Jahrtausende entwickelte.

Der Fund zeigt zugleich, wie empfindlich Aufsetzzonen reagieren können. Schon geringe Unterschiede bei der Neigung, der Beschaffenheit und der Stabilität des Meeresbodens beeinflussen, wie schnell Eismassen zurückweichen. Das hängt also nicht allein vom Klima ab, sondern auch davon, was direkt unter dem Eis liegt. Ein ziemlich unscheinbarer Untergrund kann dabei den Unterschied machen.

Heute schmilzt das Eis von unten

Relativ warmes, modifiziertes zirkumpolares Tiefenwasser erreicht inzwischen Teile des antarktischen Kontinentalschelfs und schmilzt Eis von unten. In der Nähe des Sedimentkeils mündet der Vanderford-Gletscher in die Vincennes-Bucht. Dort zog sich die Aufsetzzone von 1996 bis 2017 um etwa 17 Kilometer zurück; relativ warmes Tiefenwasser beschleunigt den Eisverlust.

Der Ostantarktische Eisschild ist die größte Eismasse der Erde. Würde er vollständig abschmelzen, könnte der globale Meeresspiegel langfristig um etwa 52 Meter steigen. Die Daten aus der früheren Stabilisierungsphase sind deshalb wertvoll für Modelle – sie erlauben aber ausdrücklich keine Ableitung einer aktuellen Schutzwirkung des Sedimentkeils gegen die Eisschmelze.

Für Prognosen zur künftigen Entwicklung müssen laut den Forschenden kleinräumige Strukturen, die Neigung und die Festigkeit des Meeresbodens berücksichtigt werden. Auch Klima und Ozeanströmungen spielen eine Rolle. Der Keil ist also kein alter Schutzwall, der heute einfach wieder seine Arbeit verrichtet. So schön diese Vorstellung wäre.

Wie der antarktische Eisschild Masse verliert

Der Eisschild gewinnt Masse, wenn sich an seiner Oberfläche Schnee ansammelt. Unter der zunehmenden Auflast verdichtet sich der Schnee mit der Zeit zu Eis. Dieses Eis fließt unter dem Einfluss der Schwerkraft durch interne Deformation und basales Gleiten vom Inneren zu den äußeren Grenzen. Die Fließrichtung folgt dem Gefälle der Eisoberfläche.

Im Inneren der Antarktis bewegen sich die Eismassen nur mit wenigen Zentimetern bis Metern pro Jahr. Zum Rand hin nimmt die Geschwindigkeit stetig zu. Schnell fließende Eisströme transportieren mit mehreren Hundert Metern pro Jahr große Eismengen zur Küste oder in angrenzende schwimmende Schelfeise.

An Gletscherfronten und Schelfeiskanten brechen große Eisstücke ab. Dieser Vorgang heißt Kalben. Die Stücke treiben als Eisberge im Meer und schmelzen schließlich. Gleichzeitig verlieren Schelfeise an ihrer Unterseite Masse, weil wärmeres Ozeanwasser das Eis schmilzt. Kalben und das Schmelzen an der Unterseite tragen ungefähr zu gleichen Teilen zum Eisverlust bei.

Nur eine sehr geringe Eismenge schmilzt dagegen an der Eisoberfläche – hauptsächlich auf der Antarktischen Halbinsel – oder an der Basis des auf dem Untergrund aufliegenden Eisschildes durch Druck und geothermische Wärme. Unter dem Eis, im Meer und im Gestein darunter entscheidet sich also oft mehr, als man von oben ahnen würde.