Geophysik: Warum die Antarktis viel früher als der Nordpol vereiste

Vor 201 bis 143 Millionen Jahren begannen sich Afrika und die Antarktis durch die Plattentektonik zu trennen. Dabei setzte ein Prozess ein, der mehr als 100 Millionen Jahre später in der nahezu kompletten Vereisung des Südkontinents endete. Während die Arktis über Millionen Jahre weiterhin eisfrei blieb, setzte die antarktische Vergletscherung überraschend früh ein, obwohl die Erde rund fünf Grad Celsius wärmer war als heute. Eine Arbeitsgruppe um Thomas Gernon von der University of Southampton legte nun eine Studie vor, in der sie beschreibt, welche Kräfte des Erdinneren für die Vereisung sorgten.
Für ihre These setzten Gernon und Co auf Computermodellierungen, mit denen sie die Entwicklung der Antarktis simulierten, nachdem sich der Kontinent von Afrika abgespaltet hatte. Dieser Bruch hatte im Erdmantel Mantelwellen ausgelöst – ein Phänomen, das Gernon in einer früheren Studie mithilfe von geochemischen Analysen und Modellierungen beschrieben hat. Beim Auseinanderbrechen von Kontinenten entsteht demnach in mehr als 100 Kilometern Tiefe eine Welle der Instabilität. Sie trägt entlang der Basis der kontinentalen Platten Gesteinsmaterial ab und transportiert es in einer Art Seitwärtsbewegung in den Erdmantel unter benachbarte ozeanische Platten. Dadurch speisen diese Mantelwellen beispielsweise über Millionen Jahre Vulkane im Ozean. Gleichzeitig sorgen sie dafür, dass sich Teile der davon betroffenen Kontinente heben können.
Dies geschah im Bereich der Ostantarktis, wo sich ein riesiges, von den geheimnisvollen Gamburtsev-Bergen gekröntes Hochplateau bildete. Bis vor etwa 45 Millionen Jahren hatte sich ein Großteil der Region in Höhen von über zwei Kilometern aufgewölbt, so die Simulationen: hoch genug, um die Bildung von Gebirgsgletschern zu ermöglichen. Sie wuchsen schließlich zum mächtigen Eisschild zusammen, der heute die Ostantarktis dominiert. Die sich entwickelnden Eisgebiete der Antarktis reflektierten so viel Sonnenlicht, dass die globalen Mitteltemperaturen um ein Grad Celsius sanken.
In der Antarktis löste dies verschiedene Rückkopplungseffekte aus, die den Kontinent weiter abkühlten. Dadurch wuchsen noch mehr Gletscher. Allerdings war der Effekt laut den Wissenschaftlern nicht stark genug, um auch die Vereisung der Arktis einsetzen zu lassen. Außerhalb Grönlands besteht die Arktis vor allem aus dem Nordpolarmeer und Gebieten in geringerer Höhe: Hier blieb es weiterhin zu warm, um großflächige Vereisung auszulösen. Diese begann erst vor fünf Millionen Jahren mit zurückgehenden Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre. Dann war die Erde endgültig im Eiszeitalter angekommen.
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