Der Zusammenbruch der Antarktis könnte noch früher als erwartet beginnen

Nov 07, 2023

Am 26. Dezember 2019 stapfte Erin Pettit über eine Ebene aus gleißendem Schnee und Eis und zog ein Eisdurchdringungsradargerät in der Größe eines großen Koffers auf einem roten Plastikschlitten hinter sich her. Der spröde Schnee knirschte wie Cornflakes unter ihren Stiefeln – ein Beweis dafür, dass er nach einer Reihe warmer Sommertage kürzlich geschmolzen und wieder gefroren war. Pettit untersuchte einen Teil der Antarktis, den bis vor einigen Tagen noch kein Mensch betreten hatte. Eine Reihe roter und grüner Nylonfahnen, die an Bambusstangen im Wind flatterten, erstreckte sich in die Ferne und markierte einen sicheren Weg ohne versteckte, tödliche Gletscherspalten. Das Thwaites-Schelfeis schien an der Oberfläche gesund zu sein. Aber wenn das der Fall wäre, wäre Pettit nicht dort gewesen.

Pettit untersuchte Defekte im Eis, ähnlich versteckten Rissen in einem riesigen Damm, die darüber entscheiden werden, wann das Schelfeis bröckeln könnte. Wenn dies der Fall ist, könnte der Rest des westantarktischen Eisschildes direkt in den Ozean fließen, den Meeresspiegel rund um den Planeten ansteigen lassen und Küstenstädte weltweit überschwemmen.

Aus der Ferne sieht das Schelfeis flach aus, aber als Pettit ging, sah sie, wie sich die Leitflaggen vor ihr am Horizont hoben und senkten – ein Zeichen dafür, dass sie über eine wellige Oberfläche ging. Für Pettit, einen Glaziologen an der Oregon State University in Corvallis, war dies bedeutsam. Das bedeutete, dass die Unterseite des Eises eine hügelige Landschaft war – nicht das, was irgendjemand erwartet hatte. Auf Satellitenbildern sieht die Mitte des Schelfeises stabil aus. Aber das ist nicht der Fall, sagt Pettit: „Es gibt fünf oder sechs verschiedene Möglichkeiten, wie dieses Ding auseinanderfallen könnte.“

Das Thwaites-Schelfeis beginnt dort, wo der massive Thwaites-Gletscher auf die westantarktische Küste trifft. Der Schelf ist eine mehrere hundert Meter dicke schwimmende Eisplatte, die sich etwa 50 Kilometer weit in den Südpolarmeer erstreckt und eine Fläche von 800 bis 1.000 Quadratkilometern hat. Während sich der Planet in den letzten 20 Jahren erwärmte, beobachteten Wissenschaftler mithilfe von Satelliten und Luftaufnahmen den Verfall des Thwaites-Schelfeises. Der Rückgang hat weit verbreitete Besorgnis ausgelöst, da Experten den Thwaites-Gletscher seit langem als den gefährdetsten Teil des größeren westantarktischen Eisschildes betrachten. Das Schelfeis fungiert als Damm und verlangsamt den Abfluss seines Muttergletschers in den Ozean. Würde der Schelf auseinanderfallen, würde sich das Abrutschen des Gletschers ins Meer stark beschleunigen. Der Thwaites-Gletscher selbst enthält genug Eis, um den globalen Meeresspiegel um 65 Zentimeter (etwa zwei Fuß) anzuheben. Der Verlust des Thwaites-Gletschers würde wiederum einen Großteil des restlichen westantarktischen Eisschildes destabilisieren, mit genügend Eis, um den Meeresspiegel um 3,2 Meter – mehr als 10 Fuß – anzuheben.

Selbst die optimistischsten Treibhausgasemissionsszenarien deuten darauf hin, dass die Menschheit bis zum Jahr 2050 in den kommenden Jahrhunderten wahrscheinlich einem Anstieg des Meeresspiegels um mindestens zwei Meter ausgesetzt sein wird. Dadurch werden die Häuser von mindestens 10 Millionen Menschen in den USA unter die Flutgrenze sinken. Wenn der Thwaites-Gletscher zusammenbricht und das Herz der Westantarktis destabilisiert, steigt der Meeresspiegel sprunghaft auf fünf Meter an und bringt die Häuser von mindestens 20 Millionen US-Bürgern und weiteren 50 bis 100 Millionen Menschen weltweit unter die Flut. Obwohl Sacramento, Kalifornien, nicht die erste Stadt ist, die einem in den Sinn kommt, wenn man sich einen Anstieg des Meeresspiegels vorstellt, würde sie 50 Prozent ihrer Häuser verlieren, wenn das Meerwasser 80 Kilometer landeinwärts durch tief gelegene Flussdeltas dringt. Das Schicksal Tausender Küstenstädte weltweit hängt von den Ereignissen ab, die sich derzeit in der Antarktis abspielen.

Seit 1992 hat der Gletscher eine Billion Tonnen Eis ausgeblutet. Derzeit verliert es jedes Jahr weitere 75 Milliarden Tonnen Eis, Tendenz steigend. Was als nächstes passiert, hängt jedoch von Prozessen ab, die aus der Luft nicht untersucht werden können – Fehler im Schelf, die ihn auseinanderbrechen und den Untergang des Gletschers beschleunigen könnten. Aus diesem Grund haben der britische National Environmental Research Council und die US National Science Foundation im Jahr 2018 eine 50-Millionen-Dollar-Initiative namens International Thwaites Glacier Collaboration ins Leben gerufen, um den Gletscher und sein Schelfeis aus der Nähe zu untersuchen.

An der Zusammenarbeit waren acht Forschungsteams beteiligt, darunter eines, das im September dieses Jahres berichtete, dass sich der Gletscher schneller zurückziehe als noch vor wenigen Jahren vorhergesagt. Zwei der Teams besuchten zwischen November 2019 und Januar 2020 das östliche Eisschelf des Thwaites. Pettits Team untersuchte den zentralen Teil des Schelfs und untersuchte strukturelle Mängel und Meeresströmungen darunter. Ich begleitete ihr Team als eingebettete Journalistin und verdiente meinen Lebensunterhalt mit ungelernten Arbeitskräften, die größtenteils mit einer Schneeschaufel zu tun hatten. Ein anderes Team untersuchte die Hinterkante des Schelfeises entlang der überfluteten Küste des Kontinents und schickte ein ferngesteuertes U-Boot in ein schmales Loch, um eine wichtige Umgebung zu erkunden, die unter 600 Metern Eisschicht verborgen ist, wo das Schelfeis am schnellsten schmilzt. Die Ergebnisse zeichnen ein besorgniserregendes Bild. Das Schelfeis „wird möglicherweise viel schneller verschwinden, als wir erwartet hatten“, sagt Pettit.

Der Eisschild der Antarktis hat diejenigen, die ihn untersuchen, immer wieder überrascht. Im Februar 1958 bohrten Forscher in der Westantarktis, 700 Kilometer landeinwärts von der Küste entfernt, vier Meter tief in den Schnee, ließen 450 Gramm Sprengstoff hinein und ließen ihn mit einem gedämpften Knall zur Explosion bringen, der Schnee in die Luft spritzte. Geophone, die mit dem Gesicht nach unten auf dem Eis lagen, zeichneten die Schallwellen auf, die weit unten vom harten Boden reflektiert wurden. Durch die Messung der Rückkehrzeit machte Charles Bentley, damals Doktorand an der Columbia University, eine schockierende Entdeckung: Das Eis an dieser Stelle war mehr als 4.000 Meter dick – ein Vielfaches dicker als erwartet – und ruhte auf einem alten Meeresboden von 2.500 Metern unter dem Meeresspiegel.

In den 1970er Jahren flogen Forscher eisdurchdringende Radargeräte in Flugzeugen, die kreuz und quer durch die Region flogen. Die vereinzelten Untersuchungen bestätigten, dass der westantarktische Eisschild in einem breiten Becken liegt, das zur Mitte hin am tiefsten ist und in dem sich große Gletscher durch Lücken im äußeren Rand des Beckens ins Meer ergießen. Auch als Wissenschaftler Ende der 1970er Jahre vor dem Kongress über Kohlendioxid und die Gefahren der globalen Erwärmung berichteten, glaubten die meisten nicht, dass die Antarktis in absehbarer Zeit ihr Eis verlieren würde. Doch 1978 schlug John Mercer, Glaziologe an der Ohio State University, Alarm, dass die Westantarktis „eine drohende Katastrophe“ darstelle. Wenn die Eisdecke die Schelfe, die sie vom Meer trennen, verlieren würde, könnte sie viel schneller zusammenbrechen, als die Menschen es sich vorgestellt hatten. Drei Jahre später bezeichnete Terry Hughes, ein Glaziologe an der University of Maine, zwei bestimmte Küstengletscher – Thwaites und Pine Island – als „die schwache Unterseite“, wo der Zusammenbruch der Eisdecke höchstwahrscheinlich beginnen würde. Zwei 1998 und 2001 von Eric Rignot, einem Glaziologen am Jet Propulsion Laboratory der NASA, veröffentlichte Arbeiten zeigten, dass diese beiden Gletscher tatsächlich dünner wurden und von unten schmolzen, wodurch Meerwasser weiter landeinwärts unter das Eis eindringen konnte.

Seitdem haben weitere Luftaufnahmen gezeigt, dass der Thwaites-Gletscher besonders besorgniserregend ist. Der Boden unter dem Gletscher ist ein unaufhaltsamer Hang, der immer tiefer abfällt, wenn er sich vom äußeren, seewärtigen Rand landeinwärts bewegt, wodurch warmes Meerwasser unter den Gletscher rutschen und ihn von unten schmelzen kann. Wenn das Eis dünner wird und an Gewicht verliert, wird es voraussichtlich auch vom Grund abheben und auf dem eindringenden warmen, dichten Wasser schwimmen, wodurch das Wasser noch weiter eindringen und schließlich den 2.500 Meter tiefen Graben im Herzen des Kontinents erreichen kann. Wenn das passiert, „werden Sie den westantarktischen Eisschild entladen“, sagt Ted Scambos, Glaziologe an der University of Colorado Boulder, der 2019–2020 mit Pettits Team reiste.

Der Gletscher mündet in zwei Armen, die sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegen, ins Meer. Der „schnelle Arm“ auf seiner Westseite ist eine fragile, schwebende „Eiszunge“. Auf Satellitenbildern ähnelt es einer zerbrochenen Windschutzscheibe, bestehend aus Hunderten von Eisbergen von einem oder zwei Kilometern Durchmesser, die ins Meer treiben. Der „langsame Arm“ auf der Ostseite des Gletschers ist ein kleineres Schelfeis, das jahrelang stabiler schien. Die Vorderkante stößt 40 Kilometer vor der Küste an einen unterseeischen Bergrücken. Dieser Grat wirkt wie ein Türstopper und erzeugt einen Gegendruck, der das Schelfeis zusammenhält.

Pettit und ihr Team wählten für ihre Expedition den von Bergen umgebenen östlichen Schelf. Auf Satellitenbildern schien der zentrale Bereich des Schelfs relativ stabil zu sein, seine Oberfläche war glatt genug für die Landung kleiner, auf Skiern montierter Flugzeuge. Ein Bergsteigerpaar könnte nach versteckten Gletscherspalten Ausschau halten und sichere Routen festlegen, sodass sich das Team frei bewegen kann. Pettit befürchtete, dass der Besuch eines scheinbar unbeschädigten Teils des Schelfeises ihre Möglichkeiten, etwas Neues zu lernen, einschränken könnte. Sie brauchte sich keine Sorgen zu machen.

Für die Feldarbeit in der Antarktis müssen Tonnen von Treibstoff, Nahrungsmitteln und Überlebensausrüstung im Voraus verschickt werden. Das Feldteam muss durch mehrere Transport-, Arbeiter- und Bereitstellungslager unterstützt werden. Alles in allem erforderten die Thwaites-Forschungsexpeditionen mehrere Hunderttausend Kilogramm Ausrüstung und Vorräte, die von Schiffen, Flugzeugen und Konvois von Traktoren transportiert wurden, die Schlitten über Hunderte von Kilometern Eis zogen, das zuvor nach Gletscherspalten abgesucht worden war. Der British Antarctic Survey und das US Antarctic Program stellten einen Teil dieser Ausrüstung ein oder zwei Jahre im Voraus bereit. Doch in der Antarktis reicht selbst diese Art der Vorbereitung nicht aus, um Komplikationen zu vermeiden.

Im September 2019, zwei Monate bevor ich mich Pettits Team anschloss, das zum gefrorenen Kontinent aufbrach, erhielten sie neue Satellitenbilder, die zwei neue Risse im Schelfeis zeigten. Diese „Dolche“ entstanden dort, wo das Eis mit dem Unterwasserberg kollidierte; Die Risse hatten sich nach innen zur Küste ausgebreitet, bis auf fünf Kilometer an unser geplantes Ziel heran. Die Expeditionsleiter befürchteten, dass einer dieser Risse das Lager durchreißen könnte, aber das Team beschloss, weiterzumachen und einen Kollegen zu Hause zu beauftragen, die Risse per Satellit zu verfolgen. Nachdem eine Reihe von Stürmen die Expedition um einige Wochen verzögerten, erreichten wir Mitte Dezember 2019 das östliche Thwaites-Schelfeis. Wir stellten eine Reihe Zelte auf, geschützt vor den ständigen Ostwinden durch Wände aus Schneeblöcken, die wir aus der Landschaft geschaufelt und handgesägt hatten , und bereitete die Ausrüstung für den kommenden Monat mühsamer Arbeit vor.

Die ersten paar Tage waren relativ warm. Unsere Stiefel tauchten tief in den matschigen Schnee ein und entlang der Zelte bildeten sich Pfützen aus Schmelzwasser. Im Süden war eine Reihe riesiger Eisklippen in acht Kilometern Entfernung zu sehen. Diese Umwälzungen markierten die Zone, in der das Eis brach und sich verformte, als es von einem auf Grund stehenden Gletscher in ein schwimmendes Schelfeis überging.

Als das Wetter abkühlte und der Schnee fester wurde, unternahm Pettit ihre ersten langen Spaziergänge und ließ ihr Radar entlang vorgeplanter Linien ziehen. Das Radar lieferte zweidimensionale Profile der inneren Schichten des Schelfeises, wie die Schnitte einer MRT-Aufnahme eines Krankenhauses. Diese ersten Einblicke erwiesen sich als weitaus interessanter, als Pettit erwartet hatte.

Ihr Radar zeigte, dass die Schichten in den oberen 25 Metern des Schelfs glatt und größtenteils flach waren, darunter jedoch plötzlich zackenartig wurden. Pettit spekulierte, dass die zerklüfteten Schichten Teil des Eises gewesen seien, als es vor vielleicht 15 Jahren über den felsigen Küstengrund ruckelte und seewärts zu treiben begann; Sie waren für immer vom Trauma dieses Übergangs geprägt. Die glatten Schichten stellten Schnee dar, der seitdem darauf gefallen war, als das Eis noch über Wasser war.

Noch überraschender war, dass Pettit feststellte, dass die Unterseite des Regals – ein Ort, den menschliche Augen noch nie gesehen hatten – seltsam geordnet aussah, als wäre sie irgendwie absichtlich geformt worden. Die Unterseite war mit einer Reihe von Gräben geriffelt, die senkrecht zur Richtung des Eisflusses verliefen, wie Wellen vor der Küste eines Strandes. Jeder Graben war 500 bis 700 Meter breit und schnitt bis zu 50 Meter tief ins Eis, so hoch wie ein 12-stöckiges Gebäude. „Diese Dinger sind riesig“, sagte mir Pettit. Das Seltsamste war, dass die Grabenwände nicht glatt waren, wie man es von schmelzendem Eis erwarten würde. Es handelte sich um treppenförmige Terrassen mit einer Reihe vertikaler Wände, die jeweils fünf bis acht Meter hoch waren, wie die Seiten eines Tagebaus. „Wir wissen nicht, was diese abgestuften Dinger sind“, sagte sie.

Diese treppenförmigen Gräben waren bei früheren Untersuchungen nicht entdeckt worden. Flugradarmessungen werden von Flugzeugen aus durchgeführt, die sich mit einer Geschwindigkeit von mindestens 150 Kilometern pro Stunde bewegen, sodass es sich bei jedem Messwert um einen Mittelwert über eine lange Eisschicht handelt. Pettit bewegte ihr Radar mit einer stattlichen Geschwindigkeit von drei Kilometern pro Stunde, wodurch sie ein viel feinkörnigeres Bild aufnehmen konnte.

Als Pettit zum ersten Mal einen Blick auf die seltsamen Terrassenstrukturen erhaschte, begannen ihre Kollegen Hinweise auf eine weitere unerwartete Beobachtung zu erkennen: Der Boden des Eises schmolz nicht wie erwartet. Am 2. Januar habe ich mit Christian Wild, einem Postdoktoranden, der mit Pettit zusammenarbeitet, ein Frühstück mit dehydriertem Haferbrei verschlungen. Dann fuhren er und ich mit einem Schneemobil hinaus in den eiskalten Schneefall. Das Geräusch des Motors war gedämpft, und das fahle Licht schien aus allen Richtungen einzudringen und hinterließ keine Schatten, keine Textur und keinen Hinweis auf die bevorstehenden Unebenheiten, über die wir rollten. Wir steuerten entlang unserer GPS-Linie und hatten gerade genug Sicht, um zu sehen, wie jede neue Flagge lautlos auftauchte und sich dann hinter uns in einer sanften Schneeflockenschleier auflöste.

Bei einer Reihe von Stopps maß Wild mithilfe eines hochpräzisen Radars die Dicke des Schelfeises auf wenige Millimeter genau. Dieselben Punkte hatte er bereits eine Woche zuvor gemessen. Da Satellitenschätzungen darauf hindeuteten, dass das Schelfeis durchschnittlich zwei bis drei Meter pro Jahr dünner wird, ging er davon aus, dass das Eis drei bis sechs Zentimeter dünner sein würde als in der Woche zuvor. Zu seinem Erstaunen sah er fast keine Ausdünnung. „Das ergibt keinen Sinn“, sagte er gegen Ende eines langen Tages.

Zurück im Lager bereiteten sich andere Teammitglieder darauf vor, die Temperatur der unter dem Schelfeis fließenden Meeresströmungen zu messen. Über mehrere Tage warfen sie 6.000 Kilogramm harten Schnee, einen Block nach dem anderen, in einen mit Segeltuch ummantelten Tank von der Größe eines großen Whirlpools. Sie schmolzen den Schnee, erhitzten das Wasser und bohrten damit 250 Meter tief in das Schelf ein Loch von der Breite eines Esstellers. Scambos senkte eine Reihe von Sensoren durch dieses Loch in das darunter liegende Meerwasser. In den nächsten ein bis zwei Jahren würde diese Sensorstation, die zum Teil durch Sonnenkollektoren auf einem kleinen Stahlturm betrieben wird, die Wassertemperatur, den Salzgehalt und die Strömungen messen.

Erste Messungen zeigten, dass tatsächlich warmes, dichtes Wasser unter dem Schelf floss. Bei zwei Grad über dem Gefrierpunkt dürfte es „genug sein, um im Laufe eines Jahres viele Meter Eis zu schmelzen“, sagte Scambos. Aber das Eis spürte die Hitze nicht. An der Unterseite des Regals bildete sich eine Schicht kaltes Wasser. Da dieses Wasser aus dem Schmelzen von Gletschereis (das wiederum aus Schnee entsteht) stammte, enthielt es wenig Salz und war daher schwimmfähig, schmiegte sich an den Boden des Schelfs und schirmte es vor dem wärmeren, salzigeren Wasser darunter ab.

Am Ende der Expedition war Pettits Team auf eine Reihe von Entdeckungen gestoßen, die früheren Ansichten über das Schelfeis widersprachen. Zunächst wurde die Unterseite durch tiefe Gräben erodiert und die Hänge dieser Gräben in treppenförmige Terrassen unterteilt. Zweitens schien das Eis an den von Wild gemessenen Punkten nicht dünner zu werden, was im Widerspruch zu Satellitenuntersuchungen stand. Schließlich schien die Unterseite des Schelfs die Hitze des tiefen Ozeans nicht zu spüren, da sie durch eine Schicht aus kaltem, schwimmendem Wasser isoliert war. Diese Erkenntnisse waren schwer zu erklären, aber eine weitere nicht weit entfernte Forschungsexpedition würde helfen, die Überraschungen zu verstehen.

Acht Kilometer südöstlich von Pettits Lager warf die andere Gruppe von Wissenschaftlern einen ersten Blick auf die Aufsetzlinie des Schelfeises – die lange Bodenkontur, an der sich Eis vom Land abhebt und auf dem Meer schwimmt. An diesem verborgenen Ort glaubten Wissenschaftler, dass die Unterseite des Eises am schnellsten schmolz.

Am 11. Januar 2020 ließen Forscher des Lagers ein schwarz-gelbes zylindrisches Fahrzeug, so breit wie zwei Hände und 3,5 Meter lang, per Kabel in ein schmales Loch im Eis hinab. Ingenieure unter der Leitung von Britney Schmidt, einer Planeten- und Polarwissenschaftlerin, die heute an der Cornell University (damals am Georgia Institute of Technology) arbeitet, hatten acht Jahre damit verbracht, dieses ferngesteuerte Fahrzeug namens Icefin zu entwickeln. Sie hatten es unter mehr als einen Meter dickes Meereis und unter die Ränder zweier kleiner Eisschelfs getrieben, wo es per Seilwinde herausgezogen werden konnte, wenn es stecken blieb. Aber sie hatten dieses kostbare Objekt noch nie durch eine so massive Platte herabgelassen.

Schmidt sieht in Icefin den Prototyp einer Sonde, die eines Tages riesige Wasserflächen im äußeren Sonnensystem erkunden soll, die unter 10 bis 20 Kilometern Eis auf den Monden von Jupiter und Saturn verborgen sind. In der Antarktis würde Icefin die Meerestemperaturen, Strömungen und Schmelzgeschwindigkeiten unter dem Eis messen. Vielleicht noch wichtiger: Seine Videokameras und sein Sonar würden es den Forschern ermöglichen, diese abgelegene Umgebung visuell zu erkunden. Schmidt wollte keine von Pettits Beobachtungen per se bestätigen, aber die beiden Forscher arbeiteten relativ nahe beieinander, auf demselben Schelfeis, sodass Zufall eine Rolle spielen könnte.

Nach dem Abstieg durch 600 Meter Eis gelangte das Fahrzeug in eine nur 50 Meter tiefe Meereswasserschicht. Schmidt, die in einem Zelt in der Nähe saß, steuerte Icefin mit ihren Daumen auf dem Controller einer PlayStation 4-Konsole. Die gläserne Decke der Unterseite des Eises rollte auf ihrem Videomonitor vorbei, während Icefin entlang glitt und Videos über sein Glasfaserkabel sendete. Acht Stunden lang steuerte Schmidt das Fahrzeug bis zu zwei Kilometer vom Bohrloch entfernt, in enge Räume, wo weniger als ein Meter Wasser das Eis darüber vom kiesigen, graubraunen Meeresboden darunter trennte. Dabei handelte es sich um neu freigelegten Meeresboden; das dünner werdende Eis hatte sich erst vor ein paar Tagen oder Wochen davon gelöst. Hin und wieder trieb ein Fisch oder eine Garnele vorbei.

An den meisten Stellen waren die Strömungen träge und in der Nähe des Eises war das Wasser geschichtet. Als sich das Fahrzeug der Grundlinie näherte, war das Wasser in der Nähe des Eises höchstens ein Grad Celsius über dem Gefrierpunkt, obwohl nur wenige Meter entfernt wärmeres Wasser lag. Die Messungen von Icefin deuteten darauf hin, dass die Unterseite des Eises mit einer moderaten Geschwindigkeit von etwa zwei Metern pro Jahr schmolz. An manchen Stellen war das Schmelzwasser am Boden des Gletschers wieder gefroren, wodurch eine deutliche, mehrere Zentimeter dicke Schicht aus kristallklarem Eis zum Vorschein kam. Satellitenbeobachtungen hatten gezeigt, dass diese Region schnell dünner wird, sodass die Ergebnisse im Widerspruch zu den Erwartungen des Teams standen, sagt Keith Nicholls, Ozeanograph beim British Antarctic Survey, der die Forschung im Lager mitleitete. Das insgesamt fehlende Schmelzen sei rätselhaft, sagte er: „Eigentlich außergewöhnlich.“

Während Icefin umherschwamm, stieß es gelegentlich auf einen Hinweis, der nicht nur diese unerwarteten Beobachtungen erklären konnte, sondern auch, was Pettits Team gefunden hatte. Als Icefin langsam an der ziemlich flachen Unterseite des Schelfs entlangfuhr, stieß sie auf eine senkrechte Wand, die in das Eis eingeschnitten war – eine treppenförmige Terrasse, wie sie Pettit auf ihren Radarspuren gesehen hatte. Und das Eis an den Terrassenwänden schien viel schneller zu schmelzen als die umgebende horizontale Unterseite. Im Video waren verschwommene Wellen im Wasser zu sehen, wo sich der Scheinwerfer von Icefin durch sprudelnde Wirbel aus Salzwasser und Süßwasser brach, die zusammenwirbelten. Icefin fand auch häufig dunkle Risse im Eis – Basalspalten mit einer Breite von bis zu 100 Metern. Schmidt steuerte Icefin in mehrere Spalten, und auch dort stellte sie fest, dass das Wasser wirbelte und verschwommen war, was darauf hindeutete, dass das Eis möglicherweise schnell geschmolzen war.

Auf dem Treffen der American Geophysical Union (AGU) im Dezember 2021 in New Orleans präsentierte Schmidts Team eine sorgfältige Analyse der Daten von Icefin und bestätigte, dass die vertikalen Eisflächen eine entscheidende Rolle beim Untergang des Thwaites-Schelfeises spielen. Peter Washam, ein Forschungswissenschaftler an der Cornell University, berichtete, dass die Terrassenwände fünfmal schneller schmolzen als horizontale Eisflächen und dabei 10 oder mehr Meter Eis pro Jahr verloren. Die Spaltenwände schmolzen sogar noch schneller – bis zu zehnmal so schnell, und verloren 20 Meter Eis pro Jahr. Washam stellte fest, dass die Wasserströmungen beim Auftreffen auf diese steilen Oberflächen turbulent wurden und dies das Wasser auf eine Weise mit dem Eis in Kontakt brachte, die es effizienter schmolz.

Die vertikalen Stufen können von subtilen Höhen und Tiefen auf der Unterseite des Eises herrühren, wenn es sich zum ersten Mal entlang der Aufsetzlinie aus dem Grund erhebt. Das Eis könnte an diesen unebenen Stellen schneller brechen und schmelzen, wodurch der Hang steiler wird – was die Schmelzrate erhöht und dazu führt, dass der Hang noch steiler wird, bis er eine nahezu vertikale Terrassenwand bildet. Wenn das Eis von diesen vertikalen Flächen schmilzt, wandern die Terrassenwände horizontal, sagt Scambos. Eine Grundspalte mit einem Durchmesser von 10 Metern kann sich innerhalb eines Jahres auf 30 oder sogar 50 Meter erweitern. Das Schmelzen der Unterseite des Thwaites-Schelfeises ist kein gleichmäßiger Prozess; Es ist stark lokalisiert und wird durch die Wechselwirkung der Topographie mit Strömungen gesteuert.

Wenn die meiste Schmelze an den vertikalen Eisflächen stattfindet, könnte das erklären, warum Wild an vielen der von ihm gemessenen Stellen keine Anzeichen einer Ausdünnung sah. Nach ihrer Rückkehr im Jahr 2020 zeichnete Pettit Wilds Punkte auf ihren Radarvermessungslinien ein, die die Terrassenwände zeigten. Wilds Messungen erfolgten jeweils in einiger Entfernung von der nächsten Wand, an einer Stelle, an der die Eisbasis horizontal war und daher möglicherweise nicht stark schmolz. Das sei nicht ungewöhnlich, sagt Pettit, denn die Wände seien so weit voneinander entfernt, dass es unwahrscheinlich sei, dass Wild zufällig eine traf. Auch die Instrumentenstation, die Scambos zurückgelassen hat, scheint sich in einiger Entfernung von der nächsten Wand zu befinden; Auch hier zeigte sich eine sehr geringe Eisverdünnung.

Wenn die vertikalen Wände schnell schmelzen, sollten sie auch horizontal über die Eisbasis wandern, sagt Pettit. Irgendwann wird eine dieser vertikalen Flächen an Scambos‘ Instrumentenstation vorbeiziehen, „und wir werden in kurzer Zeit eine riesige Menge Schmelze sehen“, sagt sie – vielleicht acht Meter in einer Woche. „Wenn wir das sehen würden, wäre es supercool.“

Schmidts Beobachtungen erklären möglicherweise auch ein weiteres Merkmal der terrassierten Gräben, die Pettit in der Nähe des Lagers sah. Nachdem Pettit nach Hause zurückgekehrt war, untersuchte sie ihre Radarspuren und bemerkte etwas Merkwürdiges: Im höchsten Abschnitt eines Grabens sah sie oft einen Stapel umgekehrter U-förmiger Radarreflexionen – das klassische Kennzeichen einer bis zur Decke reichenden Gletscherspalte. Dies kann passieren, weil das dünnere Eis über einem Graben wie eine dünne Brücke durchhängt; Wenn sich das Eis nach unten biegt, platzt sein vorgewölbter Bauch auf. Diese neu gebildete Basalspalte kann wärmeres Wasser von unten ansaugen. Das würde dazu führen, dass die Wände der Gletscherspalte schmelzen und nach außen wandern und sich verbreitern, bis ihre Decke breit genug ist, dass sie ebenfalls durchhängt und Risse aufplatzt – ein sich wiederholender Zyklus, der Risse immer weiter in das darüber liegende Eis treiben könnte.

Die massiven terrassierten Gräben könnten ursprünglich als einzelne Grundspalten entstanden sein, wie sie Schmidt acht Kilometer flussaufwärts an der Aufsetzzone sah. Als Elisabeth Clyne, damals Doktorandin an der Pennsylvania State University, Radarspuren rund um die Aufsetzzone untersuchte, sah sie Anzeichen dafür, dass die Gletscherspalten, je weiter sie sich in Richtung Meer bewegten, mit etwa 600 Metern pro Jahr, bereits anfingen, breiter zu werden durch Zyklen des Schmelzens, Durchhängens und Reißens höher. Sie berichtete über ihre Analyse auf dem AGU-Treffen 2021 in New Orleans. Pettit vermutet, dass diese Gräben irgendwann ganz nach oben durch den Schelf vordringen oder zumindest so weit durch das Eis schneiden, dass der Schelf anfällig für Brüche aufgrund anderer Belastungen wird. Dieser Prozess könnte das Schelf in eine instabile Masse riesiger, sich verschiebender Scherben zersplittern, die einen der größten Gletscher der Antarktis nicht mehr stabilisieren könnten.

Obwohl die westliche Eiszunge von Thwaites in den letzten 25 Jahren 80 Prozent ihrer Fläche verlor, schrumpfte der östliche Schelf nur um etwa 15 Prozent. Seine seewärts gerichtete Schnauze bleibt gegen den unterseeischen Bergrücken gedrückt, der etwa 400 Meter unter der Meeresoberfläche liegt. Der Druck dieses „Festhaltepunkts“ hält das Eis zusammen, aber der Status quo wird möglicherweise nicht mehr lange anhalten.

Im Februar 2022 veröffentlichte Wild eine Analyse von Satellitenmessungen, die zeigten, dass die Vorderseite des Eises in Kontakt mit dem Unterwasser-Bergrücken jährlich um 30 Zentimeter dünner wird. Bei dieser Geschwindigkeit wird es in den nächsten 10 Jahren von den Gipfeln der Berge abheben. Wild geht davon aus, dass das östliche Schelfeis in diesem Fall schnell in eine Flotte von Eisbergen „zerfällt“. Aber es könnte noch früher sein Ende finden. Wenn gezieltes Terrassenschmelzen Risse nach oben durch das Eis treibt, könnte dies die mechanischen Spannungen verstärken, die bereits am Schelf reißen.

Kurz oberhalb des Bergrückens kommt es bereits zu massiven Absplitterungen. Im Laufe des letzten Jahrzehnts ist das Eis dort in einen Block aus langen Scherben zersplittert, die nur durch Druck und Reibung zusammengehalten werden. Eine Reihe von Satellitenbildern, die von Andrew Fleming vom British Antarctic Survey zu einer Animation zusammengefügt wurden, zeigt, dass diese Scherben immer leichter aneinander vorbeigleiten. Dadurch beginnt sich der splitternde Schelf zu verformen und umfließt den Bergrücken schneller und in neue Richtungen, wie ein Fluss, der sich teilt, wenn er um einen Felsbrocken fließt. Der Berg – einst ein stabilisierender Stützpfeiler – fungiert jetzt als Keil und schickt mehrere „Dolch“-Risse zurück in Richtung Land. Dies sind die gleichen Risse, die wir per Satellit gesehen haben, kurz bevor wir 2019 in die Antarktis aufbrachen.

„Das Ding zerfällt“, sagt Karen Alley, Glaziologin an der University of Manitoba in Winnipeg, die im November 2021 eine Analyse dieser Eisflussmuster veröffentlichte. Auch wenn sich das Eis langsamer als erwartet vom Bergrücken löst, Ein anderes Szenario könnte das Regal zum Scheitern bringen. Diese Dolchrisse könnten immer länger werden, bis sie sich mit den ansteigenden Gräben kreuzen, die vom Ufer aus seewärts vordringen. Diese Überschneidung struktureller Mängel könnte zur Zerstörung des gesamten Schelfs führen.

In jedem Szenario wird das östliche Schelfeis ein ähnliches Schicksal erleiden wie die westliche Eiszunge: Die Scherben, aus denen es besteht, werden sich lösen und wegdriften. Sobald dies geschieht, wird sich der östliche Stamm des Thwaites-Gletschers von seinem Fixierungspunkt lösen, und auch der westliche Stamm könnte schneller werden. „Das Ganze wird viel schneller voranschreiten, sobald das Eis [des Schelfeises] vollständig beseitigt ist“, prognostiziert Scambos.

Pettits Team verließ Thwaites Ende Januar 2020, überwacht aber immer noch den Zustand des Schelfs mit solarbetriebenen Instrumenten, die sie durch in das Eis gebohrte Löcher in den Ozean senkten. Im Januar 2022 kehrten Scambos und Wild für ein paar chaotische Tage zu unserem Campingplatz zurück, um die Daten abzurufen. Antennen- und Solartürme, die einst sieben Meter über dem Eis ragten, waren größtenteils im harten, eisigen Schnee begraben. Scambos, Wild und zwei weitere Arbeiter verwendeten Eisradar, um die vergrabenen Instrumente zu finden. Anschließend sägten sie mit Kettensägen schmale Gruben sechs Meter tief ins Eis, um die wertvollen Datenkarten zu bergen.

In der Hoffnung, noch ein Jahr lang Daten aus seinen Instrumenten herauszuholen, verstärkte Scambos die wie Büroklammern gebogenen Stahltürme und setzte die Modems zurück, die durch statische Entladung bei Stürmen zerstört worden waren. Sensoren an den Türmen hatten Windgeschwindigkeiten von bis zu 250 Stundenkilometern registriert – fast Hurrikangeschwindigkeiten der Kategorie 5 und doppelt so viel wie von Scambos erwartet.

GPS-Geräte dieser Stationen zeigen, dass in den zweieinhalb Jahren seit ihrer Installation die seewärts gerichtete Bewegung des Schelfeises von 620 Metern pro Jahr auf 980 Meter pro Jahr zugenommen hat. Als Scambos und Wild im vergangenen Januar von ihrem Twin Otter-Flugzeug herabblickten, entdeckten sie mehrere neue Risse im Schelf – drei Kilometer lang und mehrere hundert Meter breit – an der Stelle, an der er sich vom Meeresboden abhebt. Zerklüftete Eisklippen ragten 50 Meter in die Luft und legten tiefe Schichten frei, die seit Tausenden von Jahren kein Tageslicht mehr gesehen hatten. „Ich denke, es verliert den Kontakt zu allem, was es früher gestützt hat“, sagt Scambos. Das Schelfeis löst sich nicht nur von seinem Befestigungspunkt. Wenn es schneller wird, dehnt es sich auch aus und reißt vom Gletscher flussaufwärts ab.

Das Team war so beunruhigt, dass Pettit und Wild beschlossen, im Dezember zurückzukehren, um eine neue Instrumentenstation zu installieren: „BOB“, kurz für Breakup Observer. Sie hoffen, dass BOB lange genug überleben wird, um die letzten Bewegungen des Schelfeises aufzuzeichnen, während es in Scherben zerbricht. Es könnte nicht lange dauern.

Scambos vermutet, dass Pettit und Wild, während sie im Dezember auf dem Schelfeis campen, eines Morgens aufwachen und sich auf einem frei schwimmenden Eisberg wiederfinden könnten. „Solange sie nicht in der Nähe eines der Risse sind, werden sie es nicht einmal erfahren“, sagt er zunächst. Alle Geräusche oder Vibrationen einer Gletscherspalte, die von unten in die Oberfläche eindringt, können gedämpft werden. Subtile Hinweise werden sie nach und nach alarmieren. Während sich der Eisberg langsam dreht, scheint es, als würde das tragbare GPS ihn in die falsche Richtung führen, und die Sonne könnte sich auch in die falsche Richtung bewegen. „Sie befinden sich auf diesem riesigen weißen Seerosenblatt“, sagt Scambos, „und Ihr einziger Hinweis ist, dass Sie es gewohnt sind, zu einer bestimmten Tageszeit an einem bestimmten Ort die Sonne zu haben.“

Dieser Artikel wurde ursprünglich mit dem Titel „The Coming Collapse“ in Scientific American 327, 5, 32-41 (November 2022) veröffentlicht.

doi:10.1038/scientificamerican1122-32

Kollabiert die Antarktis? Richard B. Alley; Februar 2019.

Devin Farmiloe

Thomas Krumenacker

Louise Gentle und The Conversation US

Timmy Broderick

Meghan Bartels und Ripley Cleghorn

Lesley Clark und E&E News