Isotope liefern Hinweis: Nordpol barg in der Eiszeit offenbar ein Meer aus Süßwasser

In den letzten Kaltzeiten bedeckten kilometerdicke Eispanzer nicht nur den Norden Europas und Nordamerikas, sondern auch das Nordpolarmeer und das Europäische Nordmeer. Aber anders als heute befand sich unter diesem Schelfeis damals Süßwasser. Das schreibt ein Forschungsteam um Walter Geibert vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Bremerhaven im Fachblatt „Nature“.

„Wenn sich das bestätigt, gab es damals im Nordpolarmeer und im angrenzenden Europäischen Nordmeer Verhältnisse, wie wir sie heute nirgendwo auf der Erde finden“, sagt Martin Frank vom Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel.

Erste Hinweise auf ein Süßwassermeer unter dem Eis fanden Forscher vor einigen Jahren in Bohrproben vom Meeresgrund: In einigen Schichten fehlte das radioaktive Isotop Thorium-230. Es bildet sich durch einen natürlichen Prozess im Salzwasser. Fehlt es im Boden, kann darüber kein Salzwasser gewesen sein. Das passte aber nicht zur Vorstellung eines stellenweise mehr als 5000 Meter tiefen Meeres.

Auch Beryllium-10 fehlte. Dieses Isotop entsteht, wenn die Strahlung aus dem Weltraum in den oberen Schichten der Atmosphäre auf Sauerstoff- oder Stickstoff trifft. Von dort rieselt es ins Meer und auf den Grund – es sei denn, ein Eispanzer versperrt den Weg. Offensichtlich lag also in der Zeit, als sich die Beryllium-10-freien Schichten am Meeresgrund bildeten, eine Eisdecke auf dem Meer. 

„Diese kann aus Gletschern entstanden sein, die vom angrenzenden Land ins Meer mündeten und dort als Schelfeis aufschwammen“, sagt Geibert. „Dazu kann auch dickes Meereis gekommen sein, auf das immer wieder Schnee fiel, der sich mit der Zeit zu weiterem Eis verfestigte“.

Fehlendes Isotop deutet auf Süßwasser hin

Durch diese Eisdecke drang offensichtlich kein Licht mehr ins Wasser und das Leben dort erlosch weitgehend: In den Beryllium-10-freien Schichten fanden die Forscher weniger als ein Prozent des sonst im Nordpolarmeer schwimmenden Planktons. Einige der Bohrkerne der AWI-Forscher stammen allerdings aus Meerestiefen von mehr als 2700 Metern. So dick dürfte kein Eispanzer gewesen sein. Demnach sollte das Eis auf Wasser geschwommen sein. Und wegen des fehlenden Thoriums-230 muss es Süßwasser gewesen sein.

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Aber woher kam es? Eine Antwort liefern die Eispanzer. Sie entstanden aus verdunstetem Meerwasser, das als Schnee wieder zu Boden rieselte. Das in den Eispanzern gebundene Wasser fehlte in den Ozeanen. Der Meeresspiegel lag damals bis zu 130 Meter tiefer als heute. Die flachen Wasserstraßen zwischen dem Nordpolarmeer und dem Pazifik, sowie die Meeresarme zwischen den Inseln Kanadas und Grönland fielen trocken. 

Nur noch über das Meer zwischen Grönland und Schottland hätte Wasser aus dem Atlantik ins Nordpolarmeer gelangen können. Doch dort versperrte zeitweise bis zu 900 Meter dickes Schelfeis den Zustrom, das bis auf den Meeresgrund reichte und dort bis heute erkennbare Pflugspuren hinterließ.

Gleichzeitig floss aus den Flüssen Sibiriens in großen Mengen Süßwasser ein. „Nach höchstens 8000 Jahren sollte so der Süßwasser-Eintrag das Salzwasser aus dem Nordpolarmeer weitgehend mitgerissen und ausgeschwemmt haben“, schätzt Geibert. Danach schwamm das Eis einige Tausend Jahre auf Süßwasser.