Im Jahr 1966 bohrten Wissenschaftler in Camp Century, einem inzwischen verlassenen US-Militärstützpunkt in der Arktis, tief in die grönländische Eisdecke und holten einen fast eine Meile langen Eiszylinder sowie 12 Fuß des darunter liegenden gefrorenen Sediments heraus.
„Das war eine ziemlich wundersame Ingenieursleistung, die wirklich schwer zu wiederholen war“, sagte Andrew Christ, ein Geowissenschaftler, der kürzlich ein Postdoktorandenstipendium an der University of Vermont abgeschlossen hat.
Bei der Probe handelte es sich um den ersten tiefen Eiskern, den Wissenschaftler jemals gesammelt hatten, und in den folgenden Jahrzehnten wurde das Eis Gegenstand intensiver wissenschaftlicher Untersuchungen und lieferte wichtige Hinweise auf die Klimageschichte des Planeten. Das Gleiche gilt nicht für das Sediment, das größtenteils übersehen wurde, bevor es vollständig verschwand.
Im Jahr 2017 wurde das Sediment in einem Gefrierschrank in Dänemark wiederentdeckt. Nun wirft eine Untersuchung der gefrorenen Proben ein neues Licht auf die Vergangenheit Grönlands und ist möglicherweise eine bedrohliche Warnung für die Zukunft. Die Ergebnisse, die am Donnerstag in Science veröffentlicht wurden, deuten darauf hin, dass der Standort Camp Century im Nordwesten Grönlands vor etwa 400.000 Jahren vorübergehend eisfrei war. Sie ergänzen die sich häufenden Beweise dafür, dass die Eisdecke Grönlands in den letzten 2,5 Millionen Jahren nicht stabil war, wie Wissenschaftler einst annahmen.
„Die große Botschaft daraus ist, dass Grönland verwundbar ist“ sagte Paul Bierman, Geowissenschaftler an der University of Vermont und Autor der neuen Studie. „Der Eisschild ist in der Vergangenheit geschmolzen und kann daher wieder schmelzen.“
Dr. Bierman und ein internationales Team von Mitarbeitern begannen vor einigen Jahren mit der Untersuchung des Sediments und machten schnell eine überraschende Entdeckung. Die oberste Schicht der Probe, wo sie erwartet hatten, kaum mehr als ein Durcheinander aus komprimiertem Gestein zu finden, war voller Pflanzenmaterial: Zweige, Blätter, winzige Moosstücke. Die Entdeckung, die die Wissenschaftler 2021 veröffentlichten, deutete darauf hin, dass das Gebiet nicht immer mit Eis bedeckt war.
„Aber die Frage, die wir damals nicht beantworteten, war, wie alt diese Pflanzen und das Sediment aus dieser Landschaft waren, auf der es kein Eis gab?“ sagte Dr. Christ, der auch Autor der neuen Analyse ist. „Diese neue Studie in Science sagt uns, wann das passiert ist, Das war vor 400.000 Jahren.“
Um zu diesem Datum zu gelangen, verwendeten die Wissenschaftler eine Technik namens Lumineszenzdatierung. Da Mineralien im Boden liegen, sind sie der Umweltstrahlung ausgesetzt und sammeln freie Elektronen an. Diese Elektronen bauen sich mit der Zeit auf, aber die Einwirkung von Sonnenlicht schwemmt die Elektronen im Wesentlichen weg, so wie eine Waschmaschine die Schmutzschichten entfernen könnte, die sich im Laufe eines einwöchigen Campingausflugs auf einem Kleidungsstück ansammeln, sagte Dr. Christ.
Durch die Messung des Signals, das die angesammelten Elektronen aussendeten, konnten die Forscher berechnen, wann die oberste Sedimentschicht das letzte Mal der Sonne ausgesetzt war – und somit, wie lange es her war, dass der Standort eisfrei war.
(Tammy Rittenour, Geowissenschaftlerin an der Utah State University, die diesen Teil der Studie leitete, musste die Proben im Dunkeln analysieren, um ein „Zurücksetzen“ der Elektronenuhr zu vermeiden.)
Nachdem die Wissenschaftler den ungefähren Zeitpunkt des Auftauens geschätzt hatten, modellierten sie verschiedene Szenarien, die zu einer eisfreien Probenahmestelle vor 400.000 Jahren hätten führen können, und berechneten, dass die Eisdecke ausreichend geschmolzen sein müsste, um den Meeresspiegel um mindestens viereinhalb Fuß anzusteigen.
Das „ist ein erheblicher Anstieg des Meeresspiegels“, sagte Dr. Christ. „Und das ist etwas, das wir wirklich als Worst-Case-Szenario für den zukünftigen Klimawandel betrachten müssen.“
Die Temperatur sei damals nicht viel höher gewesen als heute, stellte er fest, und der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre sei viel niedriger gewesen.
Dennoch gebe es weiterhin viele Unsicherheiten darüber, wie die Eisdecke auf die weitere Erwärmung reagieren werde, sagte Elizabeth Thomas, Geologin an der University at Buffalo und Autorin der neuen Studie. Und es ist schwierig, von dieser einen Probenahmestelle zu extrapolieren, die „in der Nähe des Randes des Eisschildes und auch nicht in einem besonders empfindlichen Teil des Eisschildes liegt“, sagte sie.
Proben aus Teilen des Eisschildes, die bekanntermaßen weniger stabil sind, könnten aussagekräftiger darüber sein, was passieren könnte, wenn sich der Planet erwärmt, sagte sie.
„Wir haben diese erstaunlichen Proben, die in den 1960er Jahren gesammelt wurden“, sagte Dr. Thomas. „Es ist so cool, dass wir daran arbeiten dürfen.“ Dennoch, fügte sie hinzu, wäre es schön, „in die Zeit zurückzugehen und zu sagen: ‚Hey, erstes Eiskernbohrteam, können Sie bitte einen anderen Standort wählen?‘“