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Antarktis: Erdwärme heizt Gletschern ein

Geothermale Hitze beschleunigt die starke Eisschmelze in der Westantarktis

Thwaites-Gletscher
Der Thwaites-Gletscher in der Westantarktis taut besonders schnell. Warum, könnte nun eine geothermische Kartierung enthüllt haben. © NASA

Dreifache Hitze: Einige Gletscher der Westantarktis müssen gleich drei verschiedenen Wärmequellen standhalten, wie nun Untergrundmessungen enthüllen. Denn neben warmer Luft und warmen Meerwasser heizt den antarktischen Eisriesen wie dem Thwaites-Gletscher auch die Erdwärme ein. Ursache ist die besonders dünne und von Brüchen durchzogene Erdkruste unter dieser Region, durch die besonders viel Wärme aufsteigt.

Die Westantarktis ist einer der Hotspots der globalen Eisschmelze, dort könnte der Eisverlust sogar schon irreversibel sein. Besonders rapide tauen die großen Gletscher an der Amundsensee, weil ihre ins Meer hineinragenden Eiszungen gleich zweifach angewärmt werden: durch die milde Luft von oben und den Einstrom warmen Meerwassers von unten. Schon jetzt hat dieses Tiefenwasser eine kilometergroße Kaverne in die Unterseite des Thwaites-Gletschers gefressen.

Westantarktis
Lage und Eisverlust der großen Gletscher an der Amundsensee.© Ricarda Dziadek

Dünne Kruste unter den Gletschern

Als wäre dies nicht genug, gibt noch eine dritte Wärmequelle, wie nun ein Team um Ricarda Dziadek vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Bremerhaven herausgefunden hat. Für ihre Studie haben sie die spezielle Geologie der Erdkruste unter den Gletschern der Westantarktis näher untersucht. Anders als der massive Kontinentsockel der Ostantarktis ist dieser Krustenteil dünn und von zahlreichen Brüchen und Gräben durchzogen. Sogar Vulkane gibt es in dieser unter dem Eis verborgenen Riftzone, wie 2017 eine Studie ergab.

Was aber bedeutet dies konkret für die großen Eisströme, die über diese Zone liegen? Um das herauszufinden, führten Dziadek und ihr Team über den Gletschern der Amundsenbucht Magnetfeldmessungen per Hubschrauber durch und ergänzten dies durch Daten früherer Magnetkartierungen. Aus diesen Daten lässt sich ermitteln, wie viel Wärme aus dem Erdinneren durch die Kruste an die Oberfläche steigt.

„Erdwärmeströme aus Magnetfelddaten abzuleiten ist ein bewährtes Verfahren, das vor allem in Regionen angewandt wird, in denen man wenig über die Beschaffenheit des Untergrundes weiß“, erklärt Koautor Fausto Ferraccioli vom British Antarctic Survey.

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Zone verstärkter Wärmeströme

Das Ergebnis: „Unsere Messdaten zeigen, dass dort, wo die Erdkruste nur 17 bis 25 Kilometer dick ist, geothermale Wärmeströme von bis zu 150 Milliwatt pro Quadratmeter auftreten. Das entspricht Werten, wie sie in Gebieten des Oberrheintalgrabens und des ostafrikanischen Grabenbruchs gemessen werden“, berichtet Dziadek. Dieses Band dünner, stark wärmeleitender Kruste erstreckt sich vom Rand des Ellsworthgebirges über die Byrdsenke bis unter den Thwaites- und Pope-Gletscher und ins Schelfgebiet der Amundsen-Bucht.

Noch ist nicht klar, wie viel von dieser geothermischen Wärme tatsächlich an der Eisbasis der Gletscher ankommt. „Die Temperatur an der Gletscherunterseite ist von vielen Faktoren abhängig – zum Beispiel von der Frage, ob der Untergrund aus kompaktem Felsgestein besteht oder aber aus meterdicken, wassergetränkten Sedimenten“, erklärt Dziadeks Kollege Karsten Gohl. Dennoch legen die Daten nahe, dass der Untergrund unter dem Thwaites- und Pope-Gletscher wärmer sein könnte als bei dickerer, ungestörter Kruste üblich.

Fußbodenheizung für das Gletschereis

Sollte sich dies bestätigen, könnten die großen Gletscher der Westantarktis auch einer Art Fußbodenheizung ausgesetzt sein – mit potenziellen Folgen für ihre Dynamik: „Höhere Erdwärme kann zum Beispiel dazu führen, dass der Untergrund des Gletscherbettes nicht mehr richtig durchfriert oder aber sich ein konstanter Wasserfilm an seiner Oberfläche bildet. Beides führt dazu, dass die Eismassen leichter über den Untergrund gleiten“, erklärt Gohl.

Dies könnte erklären, warum gerade der Thwaites-Gletscher und andere Eisströme an der Amundsensee so rasant schrumpfen: Sie werden von gleich drei Seiten aufgeheizt – der Luft, dem Wasser und dem Untergrund. „Unsere Ergebnisse legen nahe, dass dieser anfällige Sektor des westantarktische Eischilds stark an die Dynamik der darunterliegenden Lithosphäre gekoppelt ist“, konstatiert das Team.

Thwaites-Gletscher wird angebohrt

Ob die Forschenden damit richtig liegen, wird sich schon in Kürze zeigen. Denn aktuell ist ein internationales Team von Polarforschern dabei, den Thwaites-Gletscher vor Ort zu untersuchen. Dabei werden unter anderem Bohrungen bis zum Gletscherbett sowie dazugehörige Wärmestrom-Messungen durchgeführt. Deren Ergebnisse bieten die Gelegenheit, die neuen Wärmestrom-Karten aus der Westantarktis umfassend zu überprüfen. (Communications Earth & Environment, 2021; doi: 10.1038/s43247-021-00242-3)

Quelle: Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

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