Die Wissenschaft des Ross-Schelfeises
Das Ross-Schelfeis in der Antarktis ist mit einer Fläche von 487 000 Quadratkilometern - so groß wie Frankreich - enorm groß und hat eine Dicke, die von einigen hundert Metern in Meeresnähe bis zu über 1 200 Metern abseits der schwimmenden Kante reicht. Der Rand des Schelfeises entlang des Rossmeeres ist eine Eiswand, die das Wasser um bis zu 50 Meter überragt, wobei der größte Teil des Eises unterhalb der Wasserlinie liegt.
Das Ross-Schelfeis wird von den Gletschern, die sowohl vom ostantarktischen als auch vom westantarktischen Eisschild abfließen, ständig mit Eis gespeist. Während neues Eis hinzukommt, wird vorhandenes Eis durch Schmelzen an der Basis und Kalben an der Vorderseite entfernt. Das Ross-Schelfeis spielt eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung des antarktischen Eisschildes und stützt das Eis, das sich ständig über die Landoberfläche bewegt.
Die Wissenschaft des Ross-Schelfeises
Eine der wichtigsten Studien, die durchgeführt werden, um mehr über das Ross-Schelfeis zu erfahren, ist das Projekt ROSETTA (Ross Ocean and ice Shelf Environment and Tectonic setting Through Aerogeophysical surveys and modelling), ein großes multidisziplinäres und institutionenübergreifendes Projekt, das unser Verständnis der Dynamik des Schelfeissystems verbessern soll. Zu diesem Zweck werden die ROSETTA-Forscher neue hochauflösende Daten sammeln, um die Dicke und Struktur des Ross-Schelfeises zu bestimmen und den Untergrund und die Bathymetrie des Meeresbodens unter dem Schelfeis zu charakterisieren. Die ROSETTA-Vermessungen werden auch Magnetik- und Schwerkraftdaten für geologische Interpretationen sowie Radar-, LiDAR- und Bilddaten für die Kartierung des Ross-Schelfeises, einschließlich Gletscherspalten und -kanälen, Schutt und der Verteilung von Meereis und Eisansammlungen, erfassen.
Die allgemeinen Ziele von ROSETTA
Insgesamt wird sich ROSETTA auf drei Bereiche konzentrieren:
- Verständnis des Eises (das Eis bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 200-1000 Metern/Jahr in und über das Schelf und benötigt zwischen 500 und 1.000 Jahren, um vom ersten Auftauchen bis zum Ende an der Kalbungsgrenze zu gelangen);
- Verständnis des Untergrunds (die Struktur des Untergrunds unter dem Schelfeis beeinflusst die Ozeanzirkulation darunter);
- Mehr Verständnis für den Ozean (die allgemeine Ozeanzirkulation, die Gezeitenströmungen und die allgemeine Durchmischung in der Einbuchtung des Rossmeeres, auch unter dem Schelfeis, reagieren auf die Geologie darunter sowie auf Veränderungen der Ausdehnung und Dicke des Schelfeises unter der Eisoberfläche).
Modellierung des Eises darunter
In einer kürzlich durchgeführten Studie überflogen Wissenschaftler des Lamont-Doherty Earth Observatory, der Scripps Institution of Oceanography und des United States Geological Survey das Ross-Schelfeis mit dem IcePod, einer Anordnung von Radargeräten und anderen Instrumenten, die am Rumpf einer C-130 befestigt ist, um zu untersuchen, wie das Eis, der Ozean und das darunter liegende Land zusammenwirken. Im Rahmen des ROSETTA-Projekts wurden bei insgesamt neun Flügen 18 Vermessungslinien und 4 Verbindungslinien vermessen, wobei über 16 000 Linienkilometer an Daten gewonnen wurden.
Im November letzten Jahres wurde eine Reihe von LiDAR-Bildern (Light Detection and Ranging) des IcePods bereitgestellt. Während des Fluges wird der IcePod abgesenkt, um Daten zu sammeln, wobei das LiDAR-Instrument Lichtimpulse aussendet, um das Gebiet darunter zu beleuchten. Anschließend wird die Zeit gemessen, in der das reflektierte Licht zurückkehrt, so dass die Computersoftware dreidimensionale Bilder der Landoberfläche erstellen kann.
Neue Karten des Meeresbodens
Im Rahmen des ROSETTA-Projekts werden Wissenschaftler des neuseeländischen Unternehmens GNS Science im November dieses Jahres bis zu sechs Stunden pro Tag in einer C-130 über dem Ross-Schelfeis fliegen. Mit einem von GNS Science betriebenen Schwerkraftmessgerät werden die gesammelten Daten GNS Science helfen, eine neue Karte der Bathymetrie des Meeresbodens unter dem Schelfeis zu erstellen. Die neue Karte wird sogar eine 25-mal bessere Auflösung haben als die 30 Jahre alte Karte, die sie ersetzen wird.
GNS Science beteiligt sich an diesem Projekt aufgrund seiner großen Erfahrung in der geophysikalischen Vermessung aus der Luft, da das Unternehmen bereits eine aktualisierte luftgestützte Schwerkraftmessung für Neuseeland durchgeführt hat. Das Schwerefeldmessgerät von GNS Science, das im Rahmen der Studie eingesetzt wird, ist etwa so groß wie eine Waschmaschine und kann kleine Schwerkraftveränderungen, die durch Wellenbewegungen im Meeresboden verursacht werden, genau messen.
Die Geschichte des Schelfeises rekonstruieren
In der Zwischenzeit haben Wissenschaftler unter Leitung der Universität Otago eine Expedition unternommen, um den Meeresboden und seine Sedimentschichten im Ross-Schelfeis akustisch zu untersuchen. In den nächsten drei Jahren werden die Forscher außerdem mit einem an der Victoria University of Wellington gebauten Heißwasserbohrer durch das Eis bohren, um die Grenzfläche zwischen Eis und Ozean direkt zu beobachten, die Eigenschaften des Ozeans zu messen und Sedimente auf dem Meeresboden zu beproben. Anhand der Daten werden die Wissenschaftler in der Lage sein, die Geschichte des Ross-Schelfeises seit der letzten Eiszeit zu rekonstruieren.
ANDRILL entdeckt seltsame Lebewesen
In einer kürzlich durchgeführten Studie entdeckten von der National Science Foundation (NSF) finanzierte Forscher der University of Nebraska-Lincoln eine neue Art von kleinen Seeanemonen, die sich an der Unterseite des Ross-Schelfeises eingegraben haben und ihre Tentakel von einer Decke aus in das kalte, gefrierende Wasser strecken. Tatsächlich fand das Team Tausende dieser kleinen Lebewesen, die im Gegensatz zu den Anemonen, die normalerweise auf dem Meeresboden leben, kopfüber am Eis hängen.
Diese kleinen weißen Anemonen wurden Edwardsiella andrillae genannt, zu Ehren des ANDRILL-Programms (ANtartic geological DRILLing), einer multinationalen Zusammenarbeit von mehr als 200 Wissenschaftlern, Studenten und Pädagogen aus Deutschland, Italien, Neuseeland, dem Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten, deren Ziel es ist, stratigrafische Aufzeichnungen vom antarktischen Rand zu gewinnen. Ziel ist es, in der Zeit zurückzubohren, um eine Geschichte der paläoökologischen Veränderungen zu erstellen.)
Die gefundenen Anemonen sind im zusammengezogenen Zustand weniger als einen Zentimeter lang, können sich aber im entspannten Zustand drei- bis viermal so lang ausdehnen und haben zwischen 20 und 24 Tentakeln, einen inneren Ring mit acht längeren Tentakeln und einen äußeren Ring mit 12 bis 16 Tentakeln. Scott Borg, Leiter der Antarktis-Wissenschaftsabteilung der NSF-Division of Polar Programs, merkte an, dass die Entdeckung zeigt, wie viel selbst nach mehr als 50 Jahren aktiver Forschung auf dem Kontinent noch unbekannt und unerforscht ist.
Umgedrehter Fisch
Diese Entdeckung wurde gemacht, nachdem Wissenschaftler einen 1,5 Meter langen Zylinder mit zwei Kameras, einer seitlichen Kamera und einer nach vorne gerichteten Kamera, in ein Bohrloch im 270 Meter dicken Ross-Schelfeis abgesenkt hatten, um mehr über die Meeresströmungen unter dem Schelfeis zu erfahren. Neben den Anemonen sahen die Wissenschaftler auch Fische, die routinemäßig kopfüber schwammen, wobei das Schelfeis als Boden ihrer Welt diente, sowie Polychaeten, Amphipoden und ein seltsam aussehendes Lebewesen, das als "Eierrolle" bezeichnet wird, ein vier Zentimeter langer, einen Durchmesser von einem Zentimeter aufweisender, neutral schwimmender Zylinder, der auf dem Feld der Seeanemonen entlangstieß und manchmal an ihnen hing.
Die Analyse der Kreaturen
Um mehr über die Anemonen zu erfahren, betäubte das Team die Tiere mit heißem Wasser und benutzte eine improvisierte Saugvorrichtung, um sie aus ihren Höhlen zu holen und zur McMurdo Station zu transportieren, wo sie konserviert und weiter untersucht werden. Von dort aus werden die Wissenschaftler versuchen, eine Reihe von Fragen zu beantworten, z. B. wie sie ohne Frost überleben, wie sie sich fortpflanzen und was genau sie essen. Um mehr über die Anemonen zu erfahren, schlagen die Wissenschaftler den Einsatz eines Roboters vor, der in der Lage ist, tief im Ozean und weiter entfernt von dem in das Eis gebohrten Zugangsloch zu forschen.