Heute ist die Antarktis von einem kilometerdicken Eispanzer bedeckt, doch das war nicht immer so: Erst vor rund 34 Millionen Jahren vereiste der Südpol-Kontinent. Den Anfang machte dabei die Ostantarktis – sie trägt heute den größten und ältesten Eisschild der Erde. Rund sieben Millionen Jahre später folgte dann auch die tiefer liegende und milder temperierte Westantarktis.
Wie konnte die Antarktis trotz milden Klimas vereisen?
Das Merkwürdige jedoch: Als der ostantarktische Eisschild vor rund 34 Millionen Jahren entstand, war es dafür eigentlich nicht kalt genug: Zwar sanken die Kohlendioxidwerte der Atmosphäre um diese Zeit deutlich ab, dennoch lagen die globalen Mitteltemperaturen damals noch rund fünf Grad höher als heute. Zudem zeigen paläklimatologische Daten, dass auch das Südpolarmeer bis vor 23 Millionen Jahren ungewöhnlich warm blieb.
„Wie die Ostantarktis vor 34 Millionen Jahren trotz dieses warmen Meeres und Klimas vereisen konnte, ist ein lange bestehendes Rätsel“, erklären Thomas Gernon von der University of Southampton und seine Kollegen. Auf der Suche nach einer Erklärung haben sie sich die tektonisch-geologische Vergangenheit der Ostantarktis genauer angeschaut. Im Fokus stand dabei das Hochplateau des ostantarktischen Dronning-Maud-Lands mit seinen hochaufragenden Gebirgszügen, darunter das zentral gelegene Gamburtsev-Gebirge. Dieses ist etwa so groß wie die Alpen, aber größtenteils unter dem Eis verborgen.
Der Eisschild der Ostantarktis entstand vor 34 Millionen Jahren, sieben Millionen Jahre später begann auch die dauerhafte Vereisung der Westantarktis. — © University of Southampton; Guy Paxman/s-Ink.org/ CC-by-nc 4.0
Welche Rolle spielte die Topografie?
Könnte vielleicht diese Topografie eine Erklärung für die ungewöhnlich frühe Vereisung der Ostantarktis liefern? Denn je höher ein Gebiet liegt, desto kälter ist es: „Topografie ist für die Vereisung ein wichtiger Faktor: Pro 100 Höhenmeter kann die Lufttemperatur um bis zu ein Grad sinken“, erklärt Co-Autor Guy Paxman von der Durham University in Großbritannien. Früheren Studien zufolge wurden das Hochplateau und das Gamburtsev-Gebirge zudem ein weiteres Stück angehoben, als die Ostantarktis vereiste.
Allerdings blieb unklar, wie stark diese Hebung damals ausfiel und wann genau sie stattfand. Um dies herauszufinden, haben Gernon und sein Team zunächst tektonische und geologische Modelle genutzt, um die topografische Entwicklung der Ostantarktis und speziell des Gamburtsev-Gebirges zu rekonstruieren. Auf Basis dieser Resultate ermittelten sie dann mithilfe von Klima- und Eismodellen, wie die Topografie Temperaturen und Eisbedeckung der Ostantarktis beeinflusst haben könnte.
Starke Hebung vor 45 Millionen Jahren
Die Analysen ergaben: „Die präglaziale Hebung der Ostantarktis war umfassender als bisher angenommen“, berichtet das Team. Demnach lag der Großteil dieser Landschaft vor rund 50 Millionen Jahren noch unterhalb von 1500 Höhenmetern. Doch vor rund 45 Millionen Jahren sorgte eine tektonische Fernwirkung für eine erneute Hebung: Der Zerfall des Südkontinents Gondwana und die Abtrennung der Antarktis vor rund 120 Millionen Jahren hatten langsame Verschiebungen im Erdmantel ausgelöst, die sich erst um diese Zeit auch an den Gamburtsev-Bergen manifestierten, wie die Modelle zeigten.
Dieser tektonische Effekt hob das Gebiet um die Gamburtsev-Berge um mehr als einen Kilometer an. Als Folge lagen nun mehr als 40 Prozent dieses Gebirges und des umgebenden Hochplateaus über zwei Kilometer hoch. „Die entscheidende Frage ist aber, ob dies ausreichte, um dort eine Vereisung auszulösen“, schreiben die Forschenden. Die Antwort darauf erhielten Gernon und sein Team durch ihre Klima- und Eismodelle.
Blick auf die Steilküste des Dronning-Maud-Lands in der Ostantarktis. Hier ragt das Hochplateau mehr als zwei Kilometer hoch auf. — © Matt Palmer
Dauerschneegrenze und klimatische Rückkopplungen
Das Ergebnis: „Die Gebirgshebung brachte dieses Gebiet über die Dauerschneegrenze“, berichtet das Team. Das bedeutet: Das ostantarktische Hochplateau und das Gamburtsev-Gebirge waren vor 45 bis 40 Millionen Jahren so hoch, dass Schnee und Gletschereis auch im Sommer nicht mehr schmolzen. „Das Eis konnte sich dort nun dauerhaft halten, obwohl das umgebende Polarmeer und die globalen Temperaturen überraschend warm blieben“, sagt Gernon.
Dieses vereiste Hochland bildete die Keimzelle für die Vereisung der gesamten Ostantarktis. Die wachsende Eisfläche der Gamburtsev-Region löste klimatische Rückkopplungen aus, die das regionale Klima weiter abkühlten: „Als sich der Eispanzer ausdehnte, reflektierte seine helle Oberfläche mehr Sonnenlicht zurück ins All und kühlte die Region weiter ab“, erklärt Gernons Kollege Philip Goodwin. Dieser Albedo-Effekt des Eises reichte aus, um sogar die globalen Temperaturen um rund ein Grad zu senken, wie die Modellierungen ergaben.
Dazu kam eine weitere positive Rückkopplung: Die vom Eis abgekühlte Luft über dem Hochplateau kann weniger Wasserdampf halten und wird trockener. Dadurch nimmt auch der Treibhauseffekt des Wasserdampfes ab. „Zusammen ermöglichten diese Feedbacks es dem antarktischen Eis, sich von der Gamburtsev-Region über den gesamten Kontinent auszubreiten“, erklärt Goodwin.
Rätsel gelöst?
Diese Ergebnisse liefern die lange gesuchte Erklärung dafür, warum die Antarktis trotz global eher milder Temperaturen vereisen konnte: Erst das Zusammenspiel von Tektonik, topografischer Hebung und klimatischen Rückkopplungen brachten die Ostantarktis über die entscheidende Schwelle. „Die Prozesse des Erdinneren tragen dazu bei, die Voraussetzungen für eine Vereisung zu schaffen und prägen damit bedeutende Übergänge wie die Vereisung der Antarktis“, sagt Gernon.
Und noch ein Rätsel konnten die Geologen mit ihrer Rekonstruktion lösen: Warum die Arktis erst 20 Millionen Jahre später vereiste als ihr südliches Gegenstück. Demnach fehlte im hohen Norden eine vergleichbar starke Hebung des Untergrunds. Dadurch gab es dort kein ausreichend großes Gebiet, das trotz der milden Temperaturen oberhalb der Dauerschneegrenze lag.
Quelle: Thomas Gernon (University of Southampton, UK) et al., Science, 2026; doi: 10.1126/science.adz6758
