Wie der mächtige Yukon in Alaska floss einst ein breiter Fluss durch die Antarktis, der einem sanften Tal folgte, das von tektonischen Kräften geformt wurde, bevor der Kontinent in Eis gehüllt wurde. Wenn man versteht, was geschah, als die Eisflüsse später das Tal füllten, könnte man einige klimatische und geologische Rätsel des südlichsten Kontinents lösen.
Das Tal ist der Lambert Graben in der Ostantarktis, in dem sich heute der größte Gletscher der Welt befindet. Der Graben, der unter dem Eis eingeschlossen ist, ist eine atemberaubende, tiefe Schlucht. Doch vor dem Einfrieren der Antarktis vor 34 Millionen Jahren war das Tal relativ flach und wurde von einem trägen Fluss gefüllt, was die Geologen vor ein Rätsel stellt: Wie wurde der Lambert-Graben so steil, und wann wurde er ausgehöhlt?
Der Schlüssel zur Geschichte des Lambert-Grabens wurde in Sedimentschichten in der Prydz-Bucht vor der Küste gefunden. In einer neuen Studie untersuchte Stuart Thomson, Geologe an der University of Arizona (UA) in Tucson, die Vergangenheit, indem er die vom Fluss abgelagerten Sande und die vom Gletscher hinterlassenen unordentlichen Haufen entschlüsselte. Die Forscher fanden heraus, dass die Flusssande mit einer dicken Schicht gröberer Sedimente bedeckt sind, die den Beginn der Gletschererosion im Tal anzeigt. Die Erosionsrate hat sich laut Thomson mehr als verdoppelt, als die Gletscher in das Tal vordrangen.
„Das kann nur von Gletschern kommen“, sagte er. „Sie begannen zu schleifen und tiefe Täler zu bilden.“
Wenn man versteht, wann sich die Gletscher zum ersten Mal ihren Weg durch die Antarktis bahnten, können die Wissenschaftler die Reaktion des Eisschildes auf die Klimaveränderungen der Erde besser modellieren, so die Forscher.
„Es gibt große Anstrengungen, um zu modellieren, wie Gletscher in der Antarktis fließen, und diese Modelle brauchen eine Landschaft, über die Gletscher fließen können“, sagte Thomson gegenüber OurAmazingPlanet. „
Die Sedimente geben auch Aufschluss über die tektonische Entwicklung der Ostantarktis und eine Gebirgskette, die unter dem riesigen, dicken Eisschild liegt.
Die Ergebnisse werden in der März 2013-Ausgabe der Zeitschrift Nature Geoscience ausführlich beschrieben.
Geschichte des Eises
Der Lambert-Graben bildete sich während des Auseinanderbrechens von Gondwana, einem uralten Superkontinent, einem Prozess, der in mehreren Etappen stattfand. Die Antarktis, Indien und Afrika brachen in der späten Kreidezeit (vor etwa 80 Millionen Jahren) auseinander. Durch die Spaltung entstanden lange, geradlinige Täler, die senkrecht zu den Küstenlinien der Kontinente verliefen. Zu dieser Zeit war das Klima auf der Erde wärmer als heute, und als sich die Antarktis nach Süden bewegte und sich über dem Südpol niederließ, wimmelte es auf dem Kontinent von Pflanzen und Tieren.
Wissenschaftler können diese vergangene Umwelt teilweise anhand von Fossilien und mit Hilfe von Radargeräten rekonstruieren, die unter das Eis blicken, um die Formen des darunter liegenden Gesteins zu erfassen. Eine 3D-Karte der heutigen Antarktis zeigt von Gletschern ausgehöhlte Schluchten, zerklüftete Berge und andere Überbleibsel ihrer wärmeren Existenz.
Aber die Untersuchungen sagen nichts darüber aus, wie die Landschaft aussah, bevor das Eis all diese Merkmale herausgearbeitet hat. „Die Leute haben spekuliert, wann sich die großen Fjorde unter dem Eis gebildet haben“, sagte Thomson. „
Thomson und seine Kollegen analysierten Sedimente, die vom Meeresboden vor der Küste des Lambert-Gletschers gebohrt wurden, sowie von den Moränen an der Küste, den von den Gletschern aufgeschobenen Gesteinshaufen. Tests von Mineralien in den Sanden und Schlämmen halfen ihnen herauszufinden, wann und wie schnell die Oberfläche erodiert ist.
Das sagen die Sedimente aus: Von etwa 250 Millionen bis vor 34 Millionen Jahren war die Region um den Lambert-Gletscher relativ flach und wurde von langsam fließenden Flüssen entwässert, so Thomson. Vor etwa 34 Millionen Jahren, was mit einer Abkühlung des Erdklimas zusammenfällt, tauchten große Gletscher auf und formten das spektakuläre Tal, das heute unter dickem Eis verborgen ist.
„Es scheint, als sei dies sehr früh geschehen, vor 34 bis 24 Millionen Jahren“, sagte Thomson. Die Erosion verlangsamte sich dramatisch, als sich das Eisschild vor etwa 15 Millionen Jahren stabilisierte.
Zwischenzeitlich sind etwa 1,6 bis 2,5 Kilometer Gestein verschwunden, das von Gletschern abgeschliffen und vom Eis mitgerissen wurde, so die Studie.
„Gletscher können schnell tiefe Täler aushöhlen – und das taten sie in der Antarktis, bevor es so kalt wurde, dass der größte Teil von 1 oder 2 Meilen dickem, stationärem Eis bedeckt wurde“, sagte Peter Reiners, ein Geologe der UA und Mitautor der Studie, in einer Erklärung.
Lambert Graben erstreckt sich etwa 600 km ins Landesinnere und endet an einem der rätselhaftesten Merkmale der Antarktis – einem verschütteten Gebirge namens Gamburtsev Mountains. Das Gebirge, das unter dem Eis begraben ist, erhob sich während des Gondwana-Grabens. Geologische Beweise deuten darauf hin, dass zwei Hebungsimpulse aus Rifting-Ereignissen vor etwa 250 Millionen Jahren und vor 100 Millionen Jahren die zerklüfteten Gipfel in die Höhe trieben.
Aber Thomson und seine Kollegen fanden in den Sedimenten keine Hinweise auf eine zweite Hebungsphase vor 100 Millionen Jahren. Die Flusssande enthalten Mineralien aus dem Gamburtsev-Gebirge, und die winzigen Körnchen deuten darauf hin, dass das Gebirge seine Höhe mit einem tektonischen Schub erhalten hat.
„Dies unterstreicht sowohl das bemerkenswerte Alter der Gebirgskette als auch den außergewöhnlichen Grad der Erhaltung der subglazialen Landschaft“, schreibt Darrel Swift in einem begleitenden Artikel in Nature Geoscience. Swift, Geologe an der Universität Sheffield im Vereinigten Königreich, war nicht an der Studie beteiligt.
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