Die Wissenschaft der Eiskerne

Die Bedeutung von Eis und Schnee in der wissenschaftlichen Forschung ist mittlerweile gut bekannt: Wir können relevante Informationen über das Klima der Vergangenheit in den Eiskappen und Gletschern finden.

Das wissenschaftliche Interesse an Eiskernen begann Mitte des 20. Jahrhunderts und führte zu den ersten Bohrungen in Grönland und der Antarktis, um wichtige Klimainformationen direkt aus den Eiskappen zu gewinnen. Darüber hinaus wurden Hochgebirgsgletscher als Informationszentren für das Klima untersucht, was zu wichtigen Bohrkampagnen weltweit führte.

Wir sind gerade von Little Dome C in der Antarktis zurückgekehrt, wo wir am Projekt Beyond EPICAarbeiten. Hier haben wir 808,47 Meter Eiskern extrahiert, die uns viel über das Klima der Vergangenheit erzählen. Dank der Gitzo-Produkte, die wir unter sehr schwierigen Bedingungen vor Ort testen konnten, waren wir in der Lage, unseren Alltag und die Bohraktivitäten auf dem weißen Kontinent zu dokumentieren.
Hier sind einige interessante Fakten über Eiskerne von den Protagonisten von Beyond EPICA!

Was ist ein Eiskern?

Eiskerne sind Zylinder von etwa zwei bis drei Metern Länge und 10 cm Durchmesser. Sie können als kontinuierliche Aufzeichnungen vergangener Niederschläge betrachtet werden, die chronologisch geordnet sind: von der Oberfläche, die das jüngste Eis darstellt, bis zum Boden der Eiskappe, die das älteste Eis darstellt.

Aus diesem Grund werden sie als wertvolle Archive für Paläoklimatologen betrachtet: Sie bewahren Spuren vergangener Klimaereignisse der Erde und stellen eine einzigartige Möglichkeit dar, in der Zeit zurückzureisen und das vergangene Klima unseres Planeten zu enthüllen.

Wie können uns Eiskerne etwas über die klimatischen Bedingungen sagen?

Klimainformationen sind in den Eisschichten eingeschlossen, die die Eiskappen der Antarktis und Grönlands sowie die Gebirgsgletscher bilden.

Wenn Schnee fällt, sammelt er sich Schicht für Schicht an: Der Druck der neuen Schichten und die extrem kalten Bedingungen an den Polen und in Hochgebirgsumgebungen führen zur Bildung von festem Eis. Die Umwandlung von Schnee in Eis versiegelt Luftblasen und bewahrt den Staub und die chemischen Verbindungen, die während des Schneefalls in der Atmosphäre vorhanden waren: All dies ist wichtig, um alte Klimata und die in der Vergangenheit erreichten Temperaturen zu rekonstruieren.

Die Anwesenheit von Treibhausgasen wie CO2 und Methan aus der Vergangenheit ist daher in der gesamten Eiskappe eingeschlossen.

Vergangene Temperaturen können durch die Analyse der Isotope rekonstruiert werden, die die gefrorenen Wassermoleküle des Eises bilden: Sie können die Temperaturänderungen offenbaren, die das Erdsystem in der Vergangenheit erlebt hat.

Wie können wir sie extrahieren?

Eisbohrtechnologien ermöglichen es uns, die tiefen Schichten des Eises zu erreichen und Informationen zu gewinnen, die sonst unter der Eiskappe begraben wären.

Dies ist möglich durch den Einsatz spezifischer und hochspezialisierter Werkzeuge, die als Bohrer bezeichnet werden und es Wissenschaftlern ermöglichen, sehr tiefe Eisschichten zu erreichen und zu sammeln.

Der Bohrer gräbt ein Loch in die Eiskappe und extrahiert Eiszylinder, die anschließend analysiert werden können. Verschiedene Arten von Bohrern können je nach den unterschiedlichen Bedingungen des Eises, den unterschiedlichen Tiefen und den spezifischen Anforderungen des Projekts verwendet werden, um die repräsentativsten Proben zu erhalten. Die Eiskerne von Beyond EPICA werden gefroren in speziellen Boxen aufbewahrt und zur Analyse in große Gefrierschränke nach Europa geschickt.

Warum wollen wir das Klima der Vergangenheit studieren?

Das Verständnis der Prozesse des Klimawandels ist heute wichtiger denn je. Seit den 1950er Jahren haben wir begonnen, Informationen über die Zusammensetzung der Atmosphäre zu sammeln, aber um weiter in die Klimageschichte unseres Planeten zu blicken, müssen wir mehr wissen. Da wir keine direkten Aufzeichnungen dieser chemischen Eigenschaften haben, sind Eiskerne unsere wertvollen Archive, um sie indirekt zu erhalten.

Ein tieferes Verständnis dessen, was im Klimasystem der Vergangenheit passiert ist, wird es uns ermöglichen, unser Klima besser zu verstehen und die Veränderungen, denen wir in Zukunft gegenüberstehen werden, richtig einzuordnen.

Wie weit können wir in der Zeit innerhalb einer Eiskappe zurückgehen?

Der älteste Eiskern wurde mit dem EPICA-Projekt in der Antarktis gesammelt und lieferte Eisproben, die 800.000 Jahre alt sind!

Aber jetzt wollen wir weiter gehen.

Das Bohrprojekt Beyond EPICA an einem neuen antarktischen Standort namens Little Dome C könnte Eis erreichen, das bis zu 1,5 Millionen Jahre alt sein kann. Dies wäre ein beispielloser Rekord und würde Zugang zu einer geologischen Ära namens „Mittelpleistozän“ bieten, als die Erde einem drastischen Klimawandel ausgesetzt war.

Warum wollen wir 1,5 Millionen Jahre zurückblicken?

Ein Eiskern kann wie ein Buch gelesen werden: Jede Schicht ist eine Seite, die die Klimageschichte erzählt, und wenn die Schichten gut erhalten sind, können einzigartige Informationen gefunden werden.

Indem wir mit dem Projekt Beyond EPICA 1,5 Millionen Jahre zurückgehen, wollen wir die Klimageschichte der Mittelpleistozänen Transition (MPT) und darüber hinaus abdecken, um zu verstehen, welche Zwänge zu den Veränderungen in der Zyklizität der glazialen (kalten) und interglazialen (warmen) Perioden geführt haben, was die Klimaschwankungen extremer machte: Dicke Eiskappen bedeckten die kältesten Gebiete der Erde während der glazialen Perioden und die Abkühlungs- und Erwärmungsprozesse wurden langsamer.

Was hat diesen Wandel verursacht?

Die Ursachen dieses Wandels sind noch ein Rätsel. Die wissenschaftliche Gemeinschaft hat verschiedene Hypothesen über die Gründe aufgestellt, die zu diesem Übergang geführt haben, und der älteste Eiskern von Beyond EPICA könnte die notwendigen Informationen liefern, um mehr über die Zusammensetzung der Atmosphäre in diesem Zeitraum, zwischen 1,2 Millionen und 800.000 Jahren, zu erfahren.

Die Informationen werden mit anderen zuvor gesammelten Daten verglichen und kombiniert, um unser Wissen über vergangene Klimaschwankungen und die Kräfte, die die Klimaschwankungen bestimmt haben, weiter zu erweitern. Ein besseres Verständnis der Entwicklung des Erdklimas wird es uns auch ermöglichen, bessere Klimamodelle zu erstellen, um zukünftige Schwankungen vorherzusagen.