Helle und dunkle Streifen in uralten schottischen Gesteinen bergen ein außergewöhnliches Geheimnis. Sie verzeichnen das Wetter während der dramatischsten Eiszeit der Erdgeschichte – und zwar von Jahr zu Jahr. Genau 2640 der insgesamt 685 Millionen Jahre, die seit der Entstehung der Ablagerungen vergangen sind, haben Fachleute um Chloe Griffin von der University of Southampton identifiziert. Wie das Team in der Fachzeitschrift »Earth and Planetary Science Letters« berichtet, lassen sich in der Abfolge der als Warven bezeichneten Jahresschichten Wetterzyklen ähnlich El Niño ablesen. Das ist umso bemerkenswerter, da zu dieser Zeit die Erde fast komplett von Eis bedeckt war. Auch der elfjährige Sonnenfleckenzyklus sowie der 80 bis 90 Jahre dauernde Gleißberg-Zyklus der Sonnenaktivität sind in den Schichtfolgen erkennbar.

Die Schichtfolge fällt in die Sturtische Vereisungsphase, eine rund 57 Millionen Jahre dauernde Episode innerhalb des Eiszeitalters des Kryogeniums. Auf den schottischen Gavellach-Inseln liegt eine der besten und vollständigsten Sedimentfolgen aus dieser Zeit. Das Team um Griffin untersuchte eine gebänderte Schieferschicht, die vor rund 685 Millionen Jahren am Boden eines tiefen, ruhigen Gewässers entstand. Es verglich diese Lagen mit Warven, die aus jährlichen Gefrier-Schmelz-Zyklen in modernen Gletscherseen hervorgehen. Die Schichten seien so ähnlich, dass eine andere Entstehung schwer zu begründen sei, schreiben die Fachleute. Deswegen zeigten sie mit hoher Wahrscheinlichkeit einzelne Jahre. Solche Jahresschichten, die Veränderungen über sehr kurze Zeiträume abbilden, sind extrem selten und ein echter Glücksfall. In normalen Gesteinen lassen sich Wetter und Klima vor Hunderten Millionen Jahren nur mit Auflösungen von bestenfalls mehreren Hunderttausend Jahren rekonstruieren.

Die Arbeitsgruppe untersuchte dann die Dicke der Schichten im Laufe der Zeit und fand mehrere Zyklen, die auf regelmäßige Wettermuster und sogar veränderte Sonnenaktivität zurückgehen. Damit fügen die Daten dem Bild der Sturtischen Vereisung einen ganz entscheidenden Aspekt hinzu. Die Phase gilt als umfassendste Vereisung dieser als Schneeball-Erde bezeichneten Epoche. Modelle und Daten deuten darauf hin, dass die Erde in dieser Phase komplett überfroren war und es keinen Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre gab. Wetterzyklen, die entstehen, wenn Energie zwischen Ozeanen und Atmosphäre fließt, sollten unter diesen Bedingungen jedoch nicht hervorgehen. Der Fund des Teams um Griffin stützt daher neuere Befunde, die nahelegen, dass Teile der Ozeane zumindest zeitweise eisfrei waren.