Warten auf die nächste Eiszeit #
Ellipsenbahn der Erde um die Sonne führt alle 100.000 Jahre zum Beginn eines neuen Eiszeit-Zyklus #
Von der Wiener Zeitung (Donnerstag, 8. August 2013) freundlicherweise zur Verfügung gestellt
Von
Roland Knauer
Foto: © corbis
Schwanken der Sonnenenergie führt zu kalten und warmen Epochen. #
Wieso türmen sich über Nordamerika und dem Norden Europas in einem Zyklus von rund hunderttausend Jahren gigantische Eisschilde ähnlich denen über der Antarktis und Grönland auf und schmelzen dann rasch wieder ab? Offensichtlich spielt die Sonnenenergie eine entscheidende Rolle, die im Sommer auf die nördlichen Regionen Amerikas und Europas strahlt. Diese Energie schwankt im Laufe vieler Jahrtausende kräftig, kann allein die lange Epoche des Vereisens und raschen Schmelzens aber nicht erklären. Mit Computersimulationen identifizieren Ayako Abe-Ouchi von der Uni von Tokio und Heinz Blatter von der Eidgenössisch- Technischen Hochschule Zürich jetzt in der Zeitschrift „Nature“ die Größe der Eismassen über Nordamerika als weiteren entscheidenden Faktor für die lange Dauer einer solchen Eiszeit.
Den Ursprung der Vereisung kennen Forscher jedoch schon lange: Die Erde rast nicht auf einer Kreisbahn um die Sonne, sondern torkelt auf einer Ellipse um sie herum. Zum einen steht die Achse, um die sich die Erde dreht, nicht senkrecht zu ihrer Bahn um die Sonne, sondern neigt sich derzeit rund 23 Grad zur Seite. Diese Neigung der Erdachse ist die Ursache der Jahreszeiten: Im Juni ist die Nordhalbkugel zur Sonne ausgerichtet, die Südhalbkugel ist dagegen abgewendet. Im Norden fällt daher viel mehr Sonnenenergie ein und es ist Sommer, während im Süden bei umgekehrten Verhältnissen der Winter einzieht. Im Dezember kehrt sich die Situation mit Südsommer und Nordwinter exakt um.
Da die Erde nicht im Kreis, sondern in einer Ellipse um die Sonne saust, ändert sich während des Jahres der Abstand zwischen beiden. Anfang Januar ist der Planet nur 147,1 Millionen Kilometer vom Zentralstern entfernt, Anfang Juli sind es 152,1 Millionen Kilometer. Daher fällt im Nordsommer weniger Sonnenlicht auf die Nordhalbkugel als im Südsommer die Südhalbkugel wärmt.
Zumindest ist das heute so. Denn die anderen Planeten des Sonnensystems drehen die Ellipse der Erdbahn langsam weiter, erst in 110.000 Jahren wird sie wieder genau die gleiche Position wie heute haben. Gleichzeitig wandern die Richtung der geneigten Erdachse und damit die Jahreszeiten rückwärts um die Sonne, sie werden nach 26.000 Jahren wieder die heutige Position erreichen. Beide Bewegungen zusammen führen dazu, dass die Nordhalbkugel in den nächsten Jahrtausenden im Sommer immer mehr Sonnenenergie aufnimmt. Nach gut zehntausend Jahren ist dann der Nordsommer besonders nah an der Sonne und entfernt sich danach langsam wieder. „Alle rund 20.000 Jahren fallen im Sommer ähnlich wenig Sonnenstrahlen auf die höheren Breiten der Nordhalbkugel“, erklärt ETHForscher Heinz Blatter.
In solchen Situationen mit wenig Sommersonne schmilzt im hohen Norden Amerikas der Schnee aus dem vergangenen Winter unter Umständen nicht ganz ab. Diese Altschneedecke strahlt mehr Sonnenenergie zurück in den Weltraum. Dadurch wird es ein wenig kälter, die Schneedecke wächst weiter und wird im Laufe vieler Jahrtausende zu einem Eisschild. Ganz ähnlich bildet sich auch ein Eisschild über Nordeuropa. „Da die alte Welt aber ein wenig wärmer ist, werden die Eismassen hierzulande nicht so riesig wie über Amerika“, berichtet Heinz Blatter weiter.
Wieso aber dauerten solche Zyklen in der Vergangenheit nicht nur eine oder zwei dieser 20.000- Jahre-Perioden, sondern rund hunderttausend Jahre? Den Hintergründen dieser Langperiode kamen die Forscher um Heinz Blatter mit einer Computersimulation der letzten Jahrhunderttausende auf die Spur. Demnach wachsen die Eismassen zunächst kräftig an und liegen daher viel höher über dem Meeresspiegel als vorher das Land ohne Gletscher. Dort oben ist es aber deutlich kälter und wenn im Nordsom Nordsommer besonders viel Sonnenenergie auf die Nordhalbkugel fällt, reicht das nicht mehr, um die vorher aufgetürmten großen Eismassen stark oder ganz zu schmelzen. Nach solchen wärmeren Jahrtausenden bleibt also sehr viel Eis übrig, das im nächsten 20.000 Jahre-Zyklus noch weiter wächst als in den vorherigen Perioden.
Sinkender Meeresspiegel #
Im fünften dieser Zyklen liegt über Eurasien genug Eis, um den Meeresspiegel 40 Meter unter den heutigen Stand sinken zu lassen. Das erheblich größere Eisschild über Nordamerika reicht sogar für eine Absenkung des Niveaus der Ozeane um weitere 90 Meter. „Das Gewicht eines solchen drei Kilometer dicken Eisschildes aber drückt die Erdoberfläche 600 bis 800 Meter nach unten“, berichtet Heinz Blatter.
Das geschieht allerdings sehr langsam. Erst wenn nach fünf dieser 20.000-Jahres-Perioden die Eismassen besonders groß sind, haben sie die Erdoberfläche darunter so stark eingedellt, dass die nächste Periode der stärkeren Sonneneinstrahlung im Norden die Oberfläche kräftig heizt und auftaut. Dadurch wird sie noch niedriger und plötzlich geht alles ganz schnell: Nach einigen Jahrtausenden sind die Eismassen im Norden mit Ausnahme von wenigen Gletschern in Skandinavien und Island sowie dem Eisschild über Grönland abgeschmolzen. Von der Last befreit, hebt sich das Land langsam wieder, in Skandinavien passiert das heute noch mit einem Tempo von rund einem Zentimeter im Jahr. Liefert die Sonne dann wieder einmal ähnlich wenig Energie wie heute in den Nordsommer, kann der nächste Eiszyklus beginnen. Heute allerdings hat der von der modernen Zivilisation ausgelöste Klimawandel die Erde bereits zu weit aufgeheizt, um einen neuen Eiszeit-Zyklus zu starten.