Die Antarktis entwickelte bereits vor rund 34 Millionen Jahren einen riesigen Eisschild, obwohl die Erde damals deutlich wärmer war als heute. Neue Forschungen zeigen, dass geologische Prozesse tief im Erdinneren entscheidend waren. Mantelwellen hoben die Ostantarktis langsam an, bis Gebirge und Hochplateaus hoch genug lagen, damit Schnee dauerhaft erhalten blieb. Die Arktis blieb dagegen noch viele Millionen Jahre weitgehend eisfrei.
Warum entstand das antarktische Eis früher?
| Faktor | Antarktis | Arktis |
|---|---|---|
| Höhenlage vor Millionen Jahren | Stark angehoben | Deutlich niedriger |
| Große Gebirge vorhanden | Ja | Nur begrenzt |
| Beginn der Vereisung | Vor etwa 34 Mio. Jahren | Vor etwa 5 Mio. Jahren |
| Einfluss von Mantelwellen | Sehr stark | Kaum relevant |
| Eisbildung trotz warmem Klima | Möglich | Nicht ausreichend |
| Wichtiger Klimaeffekt | Eis Albedo Effekt | Später wirksam |
Eine neue Studie im Fachjournal Science erklärt, warum die Antarktis Millionen Jahre vor der Arktis vereiste.
Bedeutung:
Die Forschung zeigt, dass nicht nur CO2 und Temperaturen entscheidend sind, sondern auch Prozesse tief im Erdinneren.
Einordnung:
Die Erkenntnisse sind wichtig für Klimaforschung, Geologie und das Verständnis zukünftiger Kipppunkte im Klimasystem.
Warum ist die frühe Vereisung der Antarktis so überraschend?
Heute verbinden viele Menschen die Antarktis automatisch mit extremen Minusgraden, kilometerdickem Eis und lebensfeindlichen Bedingungen. Doch vor rund 34 Millionen Jahren sah die Erde völlig anders aus. Die globalen Temperaturen lagen etwa fünf Grad Celsius höher als heute. Selbst Regionen nahe des Nordpols waren weitgehend eisfrei.
Unter solchen Bedingungen würde man normalerweise erwarten, dass sich an beiden Polen kaum dauerhaftes Eis halten kann. Genau deshalb beschäftigt die asymmetrische Entwicklung der Pole die Wissenschaft seit Jahrzehnten.
Während sich auf der Antarktis bereits riesige Eismassen bildeten, blieb die Arktis noch ungefähr 30 Millionen Jahre nahezu eisfrei. Die zentrale Frage lautete deshalb:
Warum reagierten Nord und Süd so unterschiedlich?
Eine neue Studie liefert nun eine plausible und wissenschaftlich fundierte Erklärung. Entscheidend war offenbar nicht allein das Klima, sondern die Höhe der antarktischen Landmassen.
Welche Rolle spielte das Erdinnere bei der Vereisung?
Die neue Forschung zeigt, dass Prozesse tief im Erdmantel die Entwicklung der Antarktis massiv beeinflusst haben. Konkret geht es um sogenannte Mantelwellen.
Dabei handelt es sich um langsame Bewegungen und Veränderungen im zähflüssigen Mantel der Erde. Diese Prozesse entstanden, als sich Afrika und die Antarktis während des Jura voneinander trennten.
Die Folgen waren enorm:
- Große Teile der Ostantarktis wurden langsam angehoben
- Gebirge und Hochplateaus entstanden
- Die Landschaft überschritt kritische Höhenlagen
- Schnee konnte dauerhaft liegen bleiben
- Aus Schnee entstanden langfristig Eisschilde
Die Forschenden vergleichen diese Vorgänge mit einem Heißluftballon, der an Gewicht verliert und dadurch aufsteigt.
Was sind Mantelwellen genau?
Mantelwellen entstehen laut den Forschenden durch tektonische Prozesse beim Auseinanderbrechen von Kontinenten. Diese Wellen bewegen sich über Millionen Jahre hinweg unter Kontinenten entlang.
Dadurch kann sich die Erdoberfläche langsam anheben.
Interessant ist dabei, dass Mantelwellen offenbar noch weitere geologische Effekte auslösen können:
- Landhebungen innerhalb von Kontinenten
- Vulkanismus
- Bildung diamanthaltiger Vulkane
- Veränderungen der Landschaft über riesige Zeiträume
Warum waren Gebirge für die Eisbildung so wichtig?
Gebirge spielen für die Entstehung von Eis eine viel größere Rolle, als viele Menschen denken.
Schon geringe Unterschiede bei der Höhe können darüber entscheiden, ob Schnee im Sommer schmilzt oder dauerhaft liegen bleibt.
Die Forschenden konzentrierten sich besonders auf das Gamburtsev Gebirge in der Ostantarktis.
Was geschah im Gamburtsev Gebirge?
Vor etwa 50 Millionen Jahren lagen große Teile dieses Gebirges noch unterhalb von 1,5 Kilometern Höhe. Doch durch die geologischen Hebungsprozesse veränderte sich die Situation drastisch.
Vor ungefähr 34 Millionen Jahren ragte fast die Hälfte des Gebirges über zwei Kilometer Höhe hinaus.
Diese Höhe war offenbar der entscheidende Kipppunkt.
Ab dort konnte Schnee:
- den Sommer überstehen
- sich Jahr für Jahr ansammeln
- größere Gletscher bilden
- schließlich einen riesigen Eisschild erzeugen
Die Studie zeigt, dass eine Höhenlage von ungefähr zwei Kilometern entscheidend für die dauerhafte Bildung großer Eismassen war. Unterhalb dieser Grenze schmolz Schnee häufiger wieder ab.
Wie rekonstruierten Forschende die Entwicklung der Antarktis?
Die Wissenschaftler nutzten moderne Computermodelle, um die Entwicklung der antarktischen Landschaft über einen Zeitraum von rund 100 Millionen Jahren zu simulieren.
Dabei kombinierten sie:
- geologische Daten
- tektonische Modelle
- Klimamodelle
- Informationen zur Erdkruste
- Erkenntnisse über Mantelbewegungen
Die Simulationen zeigten erstaunlich realistische Ergebnisse.
Die Modelle konnten nachvollziehen:
- die Entstehung der Küstenrandstufe
- die Bildung eines Hochplateaus
- die Entwicklung der Gebirge
- die spätere Ausbreitung des Eisschilds
Besonders wichtig war dabei die Erkenntnis, dass die Anhebung der Landschaft zeitlich perfekt zur Entstehung des antarktischen Eisschilds passt.
Warum blieb die Arktis trotzdem eisfrei?
Die Arktis verfügte damals nicht über vergleichbare geologische Voraussetzungen.
Obwohl sich das globale Klima ebenfalls abkühlte, fehlten dort offenbar ausreichend hohe Gebirge und Hochflächen.
Dadurch konnte sich Schnee nicht dauerhaft ansammeln.
Die Studie zeigt damit, dass sinkende CO2 Werte allein offenbar nicht ausreichen, um riesige Eisschilde entstehen zu lassen.
Welche Rolle spielte CO2?
Der Rückgang des atmosphärischen Kohlendioxids war weiterhin ein wichtiger Faktor. Doch er erklärt laut den Forschenden nicht die unterschiedliche Entwicklung von Nord und Süd.
Wäre CO2 allein entscheidend gewesen, hätten beide Pole deutlich ähnlicher reagieren müssen.
Die Antarktis hatte jedoch einen entscheidenden Vorteil:
- höhere Gebirge
- höhere Plateaus
- kältere Bedingungen durch größere Höhenlagen
Dadurch konnte sich dort früher dauerhaftes Eis bilden.
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Was ist der Eis Albedo Effekt?
Sobald sich größere Eisflächen bilden, beginnt eine wichtige Klimarückkopplung.
Helle Eisflächen reflektieren Sonnenlicht deutlich stärker als dunkle Land oder Wasserflächen.
Dieser Effekt wird als Eis Albedo Effekt bezeichnet.
Welche Folgen hatte das für das Klima?
Die Studie geht davon aus, dass dieser Effekt die globale Temperatur um etwa ein Grad Celsius senkte.
Das klingt zunächst wenig, kann aber enorme Auswirkungen haben.
Dadurch:
- wurde die Antarktis noch kälter
- konnte sich noch mehr Eis bilden
- verstärkte sich die Abkühlung weiter
Es entstand also eine selbstverstärkende Entwicklung.
Welche weitere Rückkopplung verstärkte die Vereisung?
Mit sinkenden Temperaturen veränderte sich auch die Atmosphäre.
Kältere Luft kann weniger Wasserdampf speichern. Wasserdampf wirkt normalerweise wie eine isolierende Decke und hält Wärme in der Atmosphäre zurück.
Wenn weniger Wasserdampf vorhanden ist:
- geht mehr Wärme verloren
- sinkt die Temperatur weiter
- verstärkt sich die Eisbildung zusätzlich
Auch diese Rückkopplung trug offenbar entscheidend dazu bei, dass sich die antarktische Eiskappe immer weiter ausbreitete.
Welche Bedeutung hat die Studie für die Klimaforschung?
Die Ergebnisse könnten die Sichtweise auf Eiszeiten und Klimawandel deutlich verändern.
Lange Zeit konzentrierte sich die Forschung vor allem auf atmosphärische Faktoren wie:
- CO2 Konzentrationen
- Temperaturveränderungen
- Meeresströmungen
- Sonneneinstrahlung
Die neue Studie zeigt jedoch, dass geologische Prozesse tief im Erdinneren ebenfalls eine zentrale Rolle spielen können.
Warum ist das für heutige Klimamodelle relevant?
Die Erkenntnisse helfen dabei, sogenannte Kipppunkte besser zu verstehen.
Kipppunkte sind kritische Schwellen im Klimasystem, ab denen sich Veränderungen massiv beschleunigen können.
Dazu zählen unter anderem:
- das Abschmelzen großer Eisschilde
- Veränderungen von Meeresströmungen
- das Auftauen von Permafrost
- starke Änderungen der Niederschläge
Die Forschung zeigt, dass langfristige geologische Prozesse die Voraussetzungen für solche Entwicklungen schaffen können.
Welche Grenzen hat die Studie?
Auch wenn die Ergebnisse sehr plausibel wirken, bleiben Unsicherheiten bestehen.
Die Entwicklung der Erde über viele Millionen Jahre lässt sich nie vollständig exakt rekonstruieren.
Computermodelle arbeiten immer mit Annahmen und Näherungen.
Welche Faktoren bleiben schwierig?
- genaue frühere CO2 Werte
- komplexe Wechselwirkungen zwischen Klima und Geologie
- Veränderungen der Ozeanströmungen
- regionale Klimaeffekte
- genaue Rekonstruktion alter Gebirgshöhen
Trotzdem gilt die Studie als wichtiger Fortschritt für das Verständnis der Erdgeschichte.
Warum ist die Forschung auch heute relevant?
Die heutige Klimaerwärmung unterscheidet sich zwar stark von den damaligen Prozessen, dennoch liefern solche Studien wertvolle Erkenntnisse.
Sie zeigen:
- wie empfindlich das Klimasystem reagiert
- wie wichtig Rückkopplungen sind
- wie eng Geologie und Klima verbunden sind
- wie Kipppunkte entstehen können
Gerade in Zeiten zunehmender Diskussionen über den Klimawandel hilft ein besseres Verständnis vergangener Klimaumbrüche dabei, heutige Entwicklungen besser einzuordnen.
Was sagt die Originalstudie?
Die wissenschaftliche Veröffentlichung erschien im Fachjournal Science und trägt den Titel:
Continental breakup driven uplift instigated East Antarctic Ice Sheet formation
Die Studie ist hier abrufbar:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz6758
FAQ zur frühen Vereisung der Antarktis
Warum entstand das antarktische Eis früher als das arktische?
Weil sich die Ostantarktis durch geologische Prozesse stark anhob. Dadurch entstanden Gebirge und Hochplateaus, auf denen Schnee dauerhaft liegen bleiben konnte.
Welche Rolle spielte CO2?
Sinkende CO2 Konzentrationen waren wichtig, erklären aber laut Studie nicht allein die frühe Vereisung der Antarktis.
Was sind Mantelwellen?
Mantelwellen sind langsame Bewegungen im Erdmantel, die Landmassen über Millionen Jahre anheben können.
Warum war die Höhe der Gebirge so wichtig?
Ab etwa zwei Kilometern Höhe konnte Schnee ganzjährig bestehen bleiben und sich zu Gletschern entwickeln.
Was ist der Eis Albedo Effekt?
Eis reflektiert Sonnenlicht stärker als dunkle Flächen. Dadurch kühlt sich die Erde zusätzlich ab.
Zusammenfassung
Die neue Studie liefert eine überzeugende Erklärung dafür, warum die Antarktis Millionen Jahre vor der Arktis vereiste. Nicht nur das Klima spielte eine Rolle, sondern vor allem geologische Prozesse tief im Erdinneren. Mantelwellen hoben die Ostantarktis über kritische Höhenlagen hinaus, wodurch sich Schnee dauerhaft ansammeln konnte. Rückkopplungen wie der Eis Albedo Effekt verstärkten die Entwicklung zusätzlich. Die Ergebnisse helfen dabei, vergangene Eiszeiten und mögliche zukünftige Kipppunkte im Klimasystem besser zu verstehen.
Quelle / Infos / Pressemitteilung: https://idw-online.de/de/news873875 und https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz6758
Michael Färber beschäftigt sich seit 2018 intensiv mit Cannabis, Hanf und CBD. Er absolvierte den Master of Cannabis Industry sowie die Ausbildung zum ACM-zertifizierten Berater für Medikamente auf Cannabisbasis. Dieser Artikel wurde von ihm redaktionell erstellt und geprüft und basiert auf eigener Recherche, Pressemitteilungen, aktuellen News, wissenschaftlichen Studien, langjähriger Erfahrung sowie modernen Recherche- und Textwerkzeugen. Weitere Informationen findest du hier: Autorenvorstellung von Michael Färber
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