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PolarNEWS Magazin - 26 - CH

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Solche Subglazialseen

Solche Subglazialseen sind auch in der Antarktis und auf Grönland bekannt. Die erste Andeutung von Seen in der Antarktis geht auf einen russischen Piloten Anfang der 1960er-Jahre zurück. Er hatte den Auftrag, Landmarken auf dem eintönigen antarktischen Inlandeis zu ermitteln, welche die Ortsbestimmung beim Fliegen erleichtern sollten. Dabei erkannte er auf der Eisoberfläche «ovale Vertiefungen mit sanft ansteigenden Rändern», die er Seen nannte. Damals stellte noch niemand einen Zusammenhang her zwischen diesen Mulden an der Oberfläche und tatsächlichen Wasservorkommen gleich darunter, am Grund des Inlandeises. Inzwischen sind alleine in der Antarktis über 400 Subglazialseen entdeckt, in Grönland haben Geologen bisher vier gefunden, sie liegen an den Rändern des grönländischen Inlandeises. Die Existenz von Tausenden weiterer solcher Seen wird vorausgesagt. Modellrechnungen lassen erahnen, dass noch über 12’000 zusätzliche Untereisseen auf Antarktika gefunden werden könnten. Abgesehen von den wirklichen Stars unter diesen versteckten Seen wie dem riesigen Wostoksee (240 Kilometer lang, 50 Kilometer breit) misst ein durchschnittlicher subglazialer See etwa 10 Kilometer im Durchmesser. Neuere Erkenntnisse lassen die Vermutung zu, dass diese Seen untereinander in Verbindung stehen und ein hydrologisches Netzwerk bilden. Es scheint, dass sich Seen unter dem Gletschereis manchmal innert kurzer Zeit entleeren (sogenannte aktive Subglazialseen). Das Wasser höher gelegener Seen fliesst dann in tiefer gelegene – und transportiert dabei grosse Menge an Sedimenten. Vielerorts legt das Wasser Distanzen von Hunderten von Kilome- tern unter dem Eis zurück. Solche Bewegungen am Grund des Eisschildes bleiben an der Oberfläche nicht ohne Folgen: Das Eis hebt oder senkt sich entsprechend. Angezapft! Diese fantastischen Erkenntnisse über Vorgänge unter der Eiskappe, die man ja nicht einmal direkt mit anschauen kann, gingen einher mit einer gewagten Spekulation. Was, wenn die subglazialen Seen Leben enthielten? Was, wenn sich Mikroorganismen nicht nur auf und unter den Gletschern tummeln – sondern auch in den finsteren Seen? Warum nicht einfach einen Untereissee anbohren und die Wasserproben untersuchen? (Siehe auch den Artikel «Gibt es Leben unter dem Eis?» von PolarNEWS Nummer 15, Frühling 2012.) Zunächst schreckte die Wissenschaft davor zurück aus Angst, einen seit Jahrmillionen komplett isolierten Lebensraum durch «mitgebrachte» Mikroben zu verschmutzen. Immerhin zählen diese Seen unter dem Eispanzer der Antarktis zu den letzten unerforschten Orten der Erde, seit Jahrmillionen abgeschnitten vom Rest der Welt. Unberührte, dunkle Oasen voller ungeklärter urzeitlicher Geheimnisse! An zahlreichen Konferenzen suchte die Fachwelt nach einer unbedenklichen, sauberen Bohr-Methode. Schliesslich verfasste der Wissenschaftliche Ausschuss für Antarktisforschung SCAR im Jahr 2011 einen Verhaltenskodex mit Richtlinien zu sauberen und umweltschonenden Verfahren. Dies wirkte wie ein Startschuss – schon am 5. Februar 2012, um 8.25 Uhr Moskauer Zeit, war der grösste Subglazialsee angebohrt, der Wostoksee. Eine Premiere, noch niemals zuvor wurde ein See unter der antarktischen Eiskappe erreicht. Über 15 Millionen Jahre lang war der 15’000 Quadratkilometer grosse Wostoksee unter dem Eispanzer isoliert. Die Tiefe des Bohrloches beziehungsweise die Länge des Eisbohrkerns betrug 3769,3 Meter. Das Eis aus diesen Tiefen wird auf ein Alter von ein bis zwei Millionen Jahren geschätzt. Nur zehn Monate nach dem Erfolg der Russen am Wostoksee versuchten britische Forscher im Dezember 2012, den Ellsworthsee im Zentrum der West-Antarktis zu erreichen. Er liegt unter rund 3 Kilometer dickem Eis. Dieses Vorhaben musste jedoch wegen Materialproblemen und Betriebsstörungen abgebrochen werden. Bloss einen Monat später, im Januar 2013, erreichte das Bohrgestänge eines US-amerikanischen Teams den 60 Quadratkilometer grossen Whillanssee nahe des Ross- Schelfeises in der West-Antarktis. Der See liegt unter einer 800 Meter dicken Eisschicht. Sein -0,5 Grad kaltes Wasser ist dank des hohen Druckes flüssig und Teil eines Seen- und Flusssystems unter dem Inlandeis. Hier achteten die Forscher besonders sorgfältig auf grösste Sauberkeit. So wurden die Bohrleitungen und alle anderen eingesetzten Werkzeuge penibel von Keimen befreit, desinfiziert, UV-bestrahlt, pasteurisiert. Die Entnahme von Wasser- und Sedimentproben verlief erfolgreich. Mikro-Vielfalt erstaunt Und siehe da, ein Meilenstein in der Polarforschung! Im Wasser des Sees und im See-Sediment, in kompletter Dunkelheit und abgeschottet von der belebten Welt, stiessen die Wissenschaftler tatsächlich auf Mikroorganismen. Die Analysen der Bohrproben aus einer anderen 38 PolarNEWS

Welt lesen sich wie eine Artenliste aus den Anfängen unseres Planeten. Ein Teelöffel voll Wasser aus dem Whillanssee enthält über eine halbe Million lebender Zellen, ähnlich viel wie zum Beispiel im offenen Meer. Mehr als 4000 Mikroben-Arten konnten in den Proben identifiziert werden. Auch im Wostoksee fand man Tausende Arten von Mikroorganismen, davon waren 94 Prozent Bakterien und 6 Prozent Eukaryoten, das sind Lebewesen mit einem Zellkern. Plus, quasi als Zugabe, zwei als Ur- Bakterien geltende Archaeen-Arten. Für Kenner: Allein von den Bakterien, die in den Proben identifiziert werden konnten, gehörten die meisten den Stämmen Firmicutes, Proteobacteria, Cyanobakterien (Blaualgen), Actinobakterien und den Bacteroides (Stäbchenbakterien) an. Hinzu kamen Pilze, Wimpertierchen, Kieselalgen und andere. Dass man die kleinen Dinger identifizieren konnte, bedeutet, dass sie der Wissenschaft bereits von Untersuchungen auf der Erdoberfläche her bekannt waren. Was im Umkehrschluss heisst, dass keine neuen, fremdartigen Organismen entdeckt wurden – jedenfalls bis jetzt noch nicht. Der Autor dieses Artikels hat fast 30 Studien zu subglazialen Mikroorganismen durchforstet und nichts über bisher unbekannte Arten gefunden. Die Forscher arbeiten derweil weiter an der genetischen Aufschlüsselung der Kleinstlebewesen. Fest steht: Die Mikroorganismen in Subglazialseen beziehen ihre Lebensenergie nicht durch die Photosynthese, denn dazu fehlt schlicht das Sonnenlicht. Diese Organismen sind sogenannt chemoautotroph, sie betreiben Chemosynthese: Sie nehmen anorganischen Substanzen wie Ammonium, Eisen oder Schwefel aus ihrer Umwelt auf. Diese Substanzen reagieren chemisch miteinander, und die Energie, die daraus entsteht, nutzen die Organismen für ihren eigenen Stoffwechsel. Mitten im Eis Noch mehr erstaunt als über die Funde in den subglazialen Seen aber waren die Forscher über den Umstand, dass Mikroorganismen auch mitten im Eis leben. In den antarktischen Eisbohrkernen fanden sich Mikroben aller Arten gut verteilt in sämtlichen Eistiefen, wenn auch in geringer Zahl. Diese Mikroorgan i s m e n w u r d e n einst durch Winde in die Antarktis verfrachtet. Erstaunlich ist, dass etliche Mikroben ihre extrem langsame Reise durchs Eis hindurch überleben. Funde aus Tausenden Metern Tiefe, mitten aus dem Eis, zeigten lebende und gedeihende Organismen! Somit könnten die Untereisseen durch das Eis hindurch von oben her besiedelt worden sein. Dieser Ansicht widersprechen allerdings Forscher aus Island. Sie untersuchten die Eismassen des Vatnajökull, mit 8100 Quadratkilometern Europas grösster Gletscher ausserhalb der Arktis. Er bedeckt sogar mehrere aktive Vulkane. Auch hier leben Mikroorganismen unter dem Gletschereis in subglazialen Seen. Die häufigsten Bakteriengruppen sind weit verbreitet unter dem Eis, was die Gruppe isländischer Forscher zur Hypothese bewog, dass subglaziale Seen wie jene unter dem Vatnajökull von tiefer liegenden, unterirdischen Schichten aus besiedelt wurden. Falls die Isländer recht haben: Bedeutet das für die Antarktis, dass in den subglazialen Seen die Nachfahren von Mikroorganismen leben, die schon da waren, bevor der Kontinent vereiste? Aber wie sind die dann ins höher gelegene Eis gelangt? Und überhaupt: Wie kommen insbesondere Mikroorganismen, die mitten im Eispanzer leben, mit den unglaublich hohen Druckverhältnissen zurecht? Was bedeutet das Vorhandensein von Bakterien für das Eis? Und für den Untergrund? Wir sehen: Sehr viele Fragen sind noch ungeklärt. Und viele Fragen wissen wir noch gar nicht. Leben auf fernen Planeten? Wir dürfen also mit weiteren Erkenntnissen vom Grund des antarktischen Inlandeises rechnen. Doch es wird nur langsam vorangehen. Denn Bohrprojekte in der Antarktis sind extrem teuer, und das Risiko einer Verschmutzung des Forschungsobjektes ist weiterhin sehr hoch. Mit den paar ganz wenigen bisher angebohrten Untereisseen hat sich die Forscherwelt zwar einen riesigen Datenhaufen beschert, den es noch auszuwerten gilt. Aber sicherlich wird die pure Existenz solcher Seen die Wissenschaft nicht ruhen lassen. Eines ist klar, wenn man sich mit dem Leben unter dem Eis befasst: Dieser extremste der extremen Lebensräume stachelt den Vergleich mit zahlreichen Himmelskörpern an wie Mars, Titan und Enceladus (zwei Eismonde des Planeten Saturn), dem eisigen Jupiter-Mond Europa oder dem Zwergplaneten Ceres mit seinen bloss 960 Kilometern Durchmesser. Wenn es unter dem lebensfeindlichen Eismantel der Antarktis uraltes Leben gibt – weshalb nicht auch an anderen eisigen, ungastlichen Orten im Universum? PolarNEWS 39

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