Unter der riesigen, scheinbar unbeweglichen Eiskappe der Antarktis verbirgt sich eine dynamische und komplexe Welt, über die die Menschheit überraschend wenig weiß. Tief unter Kilometern von Eis, in ewiger Dunkelheit, befindet sich ein ausgedehntes Netzwerk von Flüssen und Seen, das eine entscheidende Rolle für die Stabilität des gesamten Kontinents und damit für die Zukunft des globalen Meeresspiegels spielt. Jüngste Entdeckungen, die durch fortschrittliche Satellitentechnologie ermöglicht wurden, haben neues Licht auf dieses verborgene Wassersystem geworfen und gezeigt, dass es weitaus aktiver und komplexer ist, als bisher angenommen. Im Mittelpunkt dieses Durchbruchs steht die Identifizierung von sogar 85 bisher unbekannten subglazialen Seen, wodurch die Anzahl der bekannten aktiven Wasserkörper unter dem antarktischen Eis um mehr als fünfzig Prozent gestiegen ist.

Ein Satellitenauge, das das Eis durchdringt

Diese revolutionäre Entdeckung wäre ohne die unermüdliche Arbeit des Satelliten CryoSat der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) nicht möglich gewesen. Der 2010 gestartete CryoSat wurde mit einem Hauptziel entwickelt: die Dicke des polaren Meereises präzise zu messen und Veränderungen in der Höhe der Eisschilde auf Grönland und in der Antarktis zu überwachen. Sein Schlüsselinstrument, ein Radarhöhenmesser, ist in der Lage, selbst die kleinsten, subtilsten Schwankungen in der Höhe der Eisoberfläche zu erkennen. Genau diese Fähigkeit hat es den Wissenschaftlern ermöglicht, zu "sehen", was sich Kilometer tief unter der Oberfläche abspielt. Wenn sich nämlich ein subglazialer See mit Wasser füllt, hebt sich die darüber liegende Eisoberfläche leicht an, manchmal nur um wenige Meter. Wenn sich der See leert, senkt sich die Oberfläche ab. Durch die Analyse von Daten, die über ein ganzes Jahrzehnt, von 2010 bis 2020, gesammelt wurden, konnten die Forscher eine detaillierte Karte dieser Füll- und Entleerungszyklen erstellen und so die Standorte von Seen aufdecken, die bisher völlig unsichtbar waren.

Dank dieser zehnjährigen Datenreihe konnten die Wissenschaftler 12 vollständige Füll- und Entleerungszyklen identifizieren, wodurch die Gesamtzahl der weltweit aufgezeichneten derartigen Ereignisse auf 48 anstieg. Dies ist ein bedeutender Fortschritt im Verständnis von Prozessen, die aufgrund ihrer Unzugänglichkeit äußerst schwer zu beobachten sind. Wie Sally Wilson, Doktorandin an der Universität Leeds und Hauptautorin der in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichten Studie, erklärte, war das Wissen über subglaziale Seen und den Wasserfluss unter dem Eis sehr begrenzt, eben weil sie unter Hunderten, ja sogar Tausenden von Metern Eis verborgen sind. Die Beobachtung dieser Ereignisse unter solchen Bedingungen stellt eine enorme wissenschaftliche Herausforderung dar.

Eine erweiterte Karte der verborgenen Wasserwelt

Mit der Entdeckung von 85 neuen Seen ist die Gesamtzahl der bekannten aktiven subglazialen Wasserkörper in der Antarktis auf 231 gestiegen. Die Bedeutung der Studie geht jedoch über bloße Zahlen hinaus. Die Forschung deckte auch neue, bisher unbekannte Entwässerungswege unter dem Eisschild auf, darunter fünf miteinander verbundene Netzwerke von subglazialen Seen. Dies deutet auf die Existenz eines komplexen "Leitungssystems" hin, das riesige Mengen Wasser unter dem Eis transportiert und die Dynamik des gesamten Eisschildes beeinflusst.

Professorin Anna Hogg von der Universität Leeds, Mitautorin der Studie, hob die faszinierende Erkenntnis hervor, dass sich die Gebiete subglazialer Seen während verschiedener Füll- und Entleerungszyklen verändern können. "Dies zeigt, dass die subglaziale Hydrologie der Antarktis viel dynamischer ist, als bisher angenommen, daher müssen wir diese Seen auch in Zukunft weiter beobachten, wie sie sich entwickeln", betonte sie. Diese Dynamik ist entscheidend für das Verständnis, wie sich der Eisschild verhält und wie er auf weitere Klimaveränderungen reagieren wird.

Wie entstehen subglaziale Seen und warum sind sie wichtig?

Subglaziales Schmelzwasser entsteht durch eine Kombination von zwei Prozessen: geothermischer Wärme, die aus dem Erdinneren strahlt, und Wärme, die durch Reibung entsteht, wenn sich massive Gletscher langsam über das felsige Grundgestein bewegen. Dieses Wasser kann sich in Vertiefungen im Gestein ansammeln und Seen bilden, die sich periodisch entleeren. Der Fluss dieses Wassers hat eine äußerst wichtige Folge: Es wirkt wie ein Schmiermittel und verringert die Reibung zwischen dem Eis und dem Felsen, auf dem es liegt. Eine verringerte Reibung ermöglicht ein schnelleres Gleiten des Eises in Richtung Ozean, was den Prozess des Eismassenverlusts vom Kontinent beschleunigt und direkt zum globalen Meeresspiegelanstieg beiträgt.

Allerdings sind nicht alle subglazialen Seen aktiv. Viele gelten als stabil, da nicht bekannt ist, ob sie sich füllen oder leeren. Der größte bekannte subglaziale See der Welt ist der Wostoksee, der sich unter fast vier Kilometern Eis in der Ostantarktis befindet. Schätzungen zufolge enthält er zwischen 5.000 und 65.000 Kubikkilometer Wasser, genug, um den Grand Canyon mindestens 25 Mal zu füllen und zum Überlaufen zu bringen. Obwohl der Wostoksee als stabil gilt, hätte seine eventuelle Entleerung kataklysmische Folgen für die Stabilität des antarktischen Eisschildes, die Zirkulation des umgebenden Ozeans, die marinen Ökosysteme und natürlich den globalen Meeresspiegel. Er dient als eindringliche Mahnung an die gewaltigen Kräfte, die unter dem Eis wirken.

Das fehlende Glied in den Klimamodellen

Einer der wichtigsten Beiträge dieser Forschung liegt in ihrer Anwendung auf die Klimamodellierung. Bestehende numerische Modelle, die zur Projektion des Beitrags ganzer Eisschilde zum Meeresspiegelanstieg verwendet werden, berücksichtigen oft nicht die subglaziale Hydrologie. Einfach ausgedrückt, stellt das komplexe Wassersystem unter dem Eis das "fehlende Glied" in unseren Zukunftsprognosen dar.

Sally Wilson erklärt: "Indem wir kartieren, wo und wann diese Seen aktiv sind, können wir beginnen, ihren Einfluss auf die Eisdynamik zu quantifizieren und die Prognosen für den zukünftigen Meeresspiegelanstieg zu verbessern." Neue Datensätze über die Standorte, das Ausmaß und die Zeitreihen der Veränderungen von subglazialen Seen werden für die Entwicklung ausgefeilterer Modelle, die die tatsächlichen Prozesse genauer widerspiegeln, von unschätzbarem Wert sein. Martin Wearing, Koordinator des Polar Science Cluster bei der ESA, bestätigte die Bedeutung der CryoSat-Mission und betonte, dass sie immer wieder ihre Schlüsselrolle bei der Verbesserung unseres Verständnisses der Polarregionen beweist. Je mehr wir über die komplexen Prozesse wissen, die den antarktischen Eisschild beeinflussen, einschließlich des Schmelzwasserflusses an seiner Basis, desto genauer können wir das Ausmaß des zukünftigen Meeresspiegelanstiegs vorhersagen – Informationen von entscheidender Bedeutung für die gesamte Menschheit.