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Schneeball Erde

Feldarbeit in der Antarktis
Abb. 1: Forschungscamp in der Antarktis im Winter 2010/2011: Die gelben Zelte sind Schlaf- und Toiletten-Zelte, das orange Zelt ist das Küchen- und Aufenthaltszelt.

Den Gletschern vor 600 Mio Jahren auf der Spur

Vor 600-800 Millionen Jahren war die Erde zeitweise fast vollständig vergletschert; Gletscher dehnten sich vermutlich bis hin zum Äquator aus. Dieser Zeitraum wird auch als "Schneeball Erde" bezeichnet. Bis heute jedoch ist unklar, wie es in der Erdgeschichte zu dieser fast vollständigen Vergletscherung kam und wie stark die Gebiete rund um den Äquator von Eis bedeckt waren. Beobachtungen und Modelle sind nicht eindeutig: einige postulieren offenes Wasser, andere dünnes Eis, die dritten eine dicke Eisschicht über dem Äquator. Noch fast wichtiger für die damalige Evolution des Lebens ist die Frage, weshalb die Gletscher zu einem Grossteil wieder verschwanden. Auch hier gibt es viele widersprechende Theorien.

Antarktis gut geeignet als Forschungsstätte

Am Rande der Antarktis wird an einigen Orten aller Schnee durch den Wind weggeblasen. So kommt das blanke Gletschereis an die Oberfläche. Kälte und die trockene Luft führt dazu, dass das Eis sublimiert, und immer älteres Eis zum Vorschein kommt. Dieses Blaue Eis ist wohl ähnlich dem Eis auf dem längst vergangenen "Schneeball Erde".

Bubbly ice
Abb. 2: Blaues Eis aus den Allan Hills. Die durchscheinende Eisscheibe zeigt, wie komplex die Bläschen im Eis verteilt sind und so die Reflektion verändern.

Theorie der dicken Eisschicht erhärtet

Um die Frage nach der Vergletscherung rund um den Äquator beantworten zu können, ist es besonders wichtig zu wissen, wie viel Energie die Schnee- oder Eisoberfläche in die Atmosphäre zurückstrahlt (Albedo). Das Forscherteam bestimmte deshalb entlang eines 6 km langen Transsekts von Schnee, Firn, weisses Eis und blaues Eis die Albedo all dieser Oberflächen. Bei allen Messstellen bohrte das Team bis einen Meter tief in Schnee oder Eis. Diese Proben wurden sorgfältig auf unter -30 Grad gekühlt nach Davos transportiert. Die Struktur der Proben wurden mit dem Mikrotomographen analysiert und in Relation mit der Albedo gesetzt. Dabei zeigte sich, dass die Albedo für alle Wellenlängen entlang des Transsektes sukzessive abnahm, d. h. Neuschnee strahlte die Energie am stärksten zurück, blaues Eis am schwächsten. Luftblasen oder Risse erhöhten die Albedo. Diese Resultate unterstützen diejenigen Klimamodelle, die während des "Schneeball Erde" eine dicke Eisschicht entlang des Äquators vermuten.

Dadic, R., P. C. Mullen, M. Schneebeli, R. E. Brandt, and S. G. Warren (2013), Effects of bubbles, cracks, and volcanic tephra on the spectral albedo of bare ice near the Transantarctic Mountains: Implications for sea glaciers on Snowball Earth, J. Geophys. Res. Earth Surf., 118, doi:10.1002/jgrf.20098.

Das Forscherteam

Prof. Steve Warren (University of Washington, Seattle, USA), R.E. Brandt, R. Cairns, R. Dadic, M. Fitzpatrick, P.C. Mullen, M. Schneebeli,

1Antarctic Research Centre, Victoria University of Wellington, Wellington, New Zealand

2Department of Atmospheric Sciences, University of Washington, Seattle, Washington, USA

3WSL Institute for Snow and Avalanche Research, SLF, Davos, Switzerland

4Atmospheric Sciences Research Center, State University of New York at Albany, Wilmington, New York, USA

5Astrobiology Program, University of Washington, Seattle, Washington, USA

Finanzierung

Das Projekt wurde finanziert durch die U.S. NSF ANT-07-39779 und ANT-11-42963. Ruzica Dadic wurde durch den Schweizerischen Nationalfonds unterstützt (Project 124273).