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Eisbohrkerne

Eisbohrkerne

Hast Du gewusst, dass die Alpen vor 6.000 Jahren noch nicht von Schnee und Eis bedeckt, sondern eisfrei waren?

Forscher und Forscherinnen haben das durch Eisbohrkerne und Eisbohrkernforschung herausgefunden. Bei Eisbohrkernen handelt es sich um Bohrkerne aus Eis, die durch einen Bohrer aus über 2.000 Metern Tiefe gewonnen werden können.

Eisbohrkerne sind wichtig für die Rekonstruktion des Klimas und geben Auskunft über das Klima vor über einer Million Jahren. Die meisten Eisbohrkerne stammen aus der Antarktis oder von der Insel Grönland.

Eisbohrkerne Einfach erklärt

Gletscher und Eisschilde, also mächtige Eismassen, sind ein Archiv der Erdgeschichte. Das bedeutet, dass diese Eismassen Informationen zur Geschichte der Erde liefern. Dazu gehört zum Beispiel die Zusammensetzung der Atmosphäre, die Menge des Niederschlages und im Allgemeinen das Klima vor mehreren Hunderttausend Jahren. Diese Informationen kann man durch Eisbohrkerne entnehmen.

Ein Eisbohrkern ist ein Zylinder, der aus Eismassen gewonnen wird und Informationen zur Erdgeschichte liefert.

Eisbohrkerne bestehen aus verschiedenen Schichten, die einen chronologischen Einblick in die Erdgeschichte geben. Die Schichten entstehen durch Eis, das sich nach und nach durch Niederschlag und Schneefall ablagert und verfestigt. Da die Umgebungstemperatur permanent unter 0 °C liegt, schmelzen die Eisschichten nicht.

Der Durchmesser eines Eisbohrkerns liegt zwischen 10 und 15 Zentimetern. Die Länge der Eisbohrkerne kann variieren, je nachdem, wie tief die Forschenden bohren wollen. Mit einem Hohlbohrer, einem Bohrer, der hohl ist, kann der Eisbohrkern aus der Eismasse entnommen werden.

Sobald die Eisbohrung abgeschlossen ist, werden die Eisbohrkerne in sogenannten Eislaboren mit Computertomographen untersucht. Ein Computertomograph ist ein Gerät, das durch Röntgenstrahlung das Innere eines Eisbohrkerns erkenntlich machen kann.

Computertomographen werden auch häufig in der Medizin genutzt. Zum Beispiel, um festzustellen, ob Dein Fuß verstaucht oder gebrochen ist.

Abbildung 1 zeigt Dir einen Eisbohrkern:

Eisbohrkernforschung Eisbohrkern StudySmarterAbb. 1 - Eisbohrkern

Eisbohrkerne Einblick Erdgeschichte

Die Eisbohrkerne geben einen chronologischen Einblick in die Erdgeschichte. Dabei gilt: Je tiefer die Schicht, desto älter ist die Schicht. Jede der Schichten hat bestimmte chemische Eigenschaften, aus denen Informationen ermittelt werden können.

Aus Natrium-, Ammoniumionen und Calciumionen können Rückschlüsse auf die Jahreszeiten gezogen werden. Dadurch können sogenannte Jahresschichten identifiziert werden. In Niederschlag oder Schnee verändert sich die Konzentration an Ionen nämlich mit der Änderung der Jahreszeiten.

Ein Ion ist ein elektrisch geladenes Teilchen. Ionen können Atome oder Moleküle sein und eine negative Ladung (Anion) oder eine positive Ladung (Kation) aufweisen.

Wird Niederschlag oder Schnee zu Eis, werden die Ionen im Eis eingeschlossen und die Konzentration kann nach der Eisbohrung im Eislabor untersucht werden.

Auf der folgenden Abbildung siehst Du, wie die Jahresschichten in einem Eiskern unter einem Computertomographen aussehen.

Eisbohrkernforschung Jahresschichten Computertomograph StudySmarterAbb. 2 - Jahresschichten in einem Eiskern unter einem Computertomopgraphen

Durch die Isotopenzusammensetzung, die durch den Computertomopgraphen ermittelt werden kann, können Forschende die vergangene Lufttemperatur bestimmen. Das Verhältnis der Sauerstoffisotope O18 und O16 verändert sich nämlich bei Zu- oder Abnahme der Temperatur.

Ein Isotop ist eine Form eines Elements, das sich in der Anzahl der Neutronen und dem Gewicht unterscheidet.

Die Dicke der Jahresschichten gibt Aufschluss über die Niederschläge, die in dem Zeitraum stattgefunden haben. Das kannst Du Dir wie folgt vorstellen: Wenn Niederschlag auf eine bereits vorhandene Eisschicht trifft, fängt das Wasser des Niederschlages an zu gefrieren. Dadurch wird die Eisschicht und damit die Jahresschicht dicker.

In Eiskernen sind Luftblasen von Eis umschlossen. In diesen Luftblasen befinden sich Gase beziehungsweise Treibhausgase. Durch die Konzentration der Treibhausgase lässt sich die damalige Zusammensetzung der Atmosphäre bestimmen.

Treibhausgase sind Gase, die dazu führen, dass der Treibhauseffekt der Erde verstärkt wird.

Durch die Konzentration von Sulfat oder anderen chemischen Elementen und Verbindungen können Extremereignisse, wie Vulkanausbrüche oder Meteoriteneinschläge erkannt werden.

Wenn Du Dich mehr über Treibhausgase und Treibhauseffekt informieren möchtest, solltest Du Dir die passende Erklärung zu diesem Thema anschauen. Auch zur Atmosphäre findest Du eine eigene Erklärung.

Eisbohrkerne Genauigkeit

Die Rekonstruktion der Erdgeschichte durch Eisbohrkerne ist relativ genau. Doch je tiefer sich eine Schicht befindet, desto ungenauer sind die Informationen, die man erhält. Denn je mehr Eisschichten auf eine andere Eisschicht gestapelt sind, desto höher wird der Druck, der auf die Eisschicht einwirkt und es kommt zum Verwischen der Eisschichten.

In den Eisschichten sind Luftblasen eingeschlossen. Bis die Luftblasen aber vollkommen von dem Eis umhüllt sind und die Eismasse verfestigt ist, vergeht noch eine gewisse Zeit. Bis dahin können die Gase frei zirkulieren, sich also frei im und um das Eis an der Luft bewegen. Gelangen die Gase an die Luft, kann das die Ergebnisse in den jüngeren Eisschichten verfälschen, da die Gase nicht in der Eismasse eingeschlossen werden können.

Eisbohrkerne Aufwand

Die Eisbohrkernforschung ist sehr aufwendig. Forscher und Forscherinnen leben meist unter harten Bedingungen in Forschungsstationen mit Außentemperaturen von unter -35 °C. Wenn die Forscher und Forscherinnen Eisbohrkerne entnehmen möchten, brauchen sie dafür also entsprechendes Equipment, wie Jacken, Schuhe und Ähnliches. Aber auch das Forschungsequipment muss an die niedrigen Temperaturen angepasst sein.

Auch die Entnahme der Eisbohrkerne ist mit äußerst viel Aufwand verbunden, da bei der Bohrung tiefe Tiefen von über 2.000 Meter erreicht werden sollen. Da die Eisschichten sehr fest sind, kann man innerhalb einer Woche circa 170 Meter tief bohren. Forscher und Forscherinnen sind deswegen mehrere Monate auf der Forschungsstation.

Für eine Bohrung bis zu 2550 Metern Tiefe müsstest Du 15 Wochen lang bohren. Das sind fast 4 Monate.

Eisbohrkerne Klima

Durch die Eisbohrkerne erhält man Informationen zum Klima vor mehreren Hunderttausend Jahren. Vor allem durch Treibhausgase lassen sich viele Rückschlüsse zum Klima und der Veränderung des Klimas über einen langen Zeitraum ziehen.

Eisbohrkerne Klimadaten

Unter Klimadaten versteht man alle Daten, die dazu beitragen, das Klima einer Region zu beschreiben. Dazu gehören zum Beispiel der Niederschlag, die Sonnenstunden und die Temperatur.

Folgende Klimadaten können durch Eisbohrkerne abgedeckt werden:

Eisbohrkerne Klimawandel

Durch Eisbohrkerne kann zudem der Klimawandel aufgezeigt werden.

Der Klimawandel beschreibt die Veränderung des Klimas mit der Zeit. Man unterscheidet zwischen dem natürlichen und dem menschengemachten Klimawandel.

Dabei handelt es sich jedoch überwiegend um den natürlichen Klimawandel und weniger um den von menschengemachten Klimawandel. Das liegt daran, dass der menschengemachte Klimawandel nur einen geringen Teil der Eisbohrkerne ausmacht.

Ein etwa 2.000 Meter tiefer Eisbohrkern kann Informationen von über 100.000 Jahren Erdgeschichte enthalten. Der menschengemachte Klimawandel macht nur etwa 200 bis 300 Jahre7 davon aus, das sind circa 0,002 bis 0,003 %.

Dennoch wird der Klimawandel, der durch Menschen verursacht wird, in einem Eisbohrkern ersichtlich. Die CO₂-Konzentration ist seit dem 18. Jahrhundert angestiegen. Das sieht man an den der CO₂-Konzentration in den Luftbläschen der Eisbohrkerne.

Eisbohrkerne Grönland und Antarktis

Auf Grönland, einer Insel, die sich nordwestlich von Kanada befindet, und in der Antarktis am Südpol befindet sich der größte Anteil an Eisschilden auf der Erde. Daher bietet es sich an, dort Eisbohrkernforschung zu betreiben.

Eisbohrkerne Grönland

Auf der Insel Grönland finden das North Greenland Eemian Ice Drilling Project, kurz NEEM und das East Greenland Ice-Core Project, kurz EASTGrip statt. Die Eisbohrkerne aus den beiden Projekten liefern Informationen über die letzten 115.000 bis 130.000 Jahre.4

Die beiden Projekte von verschiedenen Forschungsinstituten aus unterschiedlichen Ländern finanziell und wissenschaftlich unterstützt. Dazu gehören zum Beispiel das Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven, die Universität Bern und die Universität in Kopenhagen.

Die NEEM-Bohrung endete bereits 2012, die Auswertung der Eisbohrkerne dauerte aber noch Jahre darüber hinaus an. 2015 wurde das Equipment des NEEM-Projektes umgelagert, um das EASTGrip-Projekt, das bis heute noch andauert, zu starten.

Wusstest Du, dass Grönland die weltweit größte Insel ist? Sie ist rund 2,16 Millionen Quadratkilometer groß. 80 % von Grönland sind mit Eis bedeckt. Zum Vergleich: Deutschland hat eine Fläche von 357.592 Quadratkilometern.1

Eisbohrkerne Antarktis

Das European Project for Ice Coring in Antarctica, kurz EPICA und der Nachfolger Beyond EPICA sind die beiden bekannten Projekte zur Eisbohrkernforschung in der Antarktis. Durchgeführt und geplant wird Letzteres durch das Consiglio Nazionale delle Ricerche aus Italien, wobei noch weitere Forschungsinstitutionen an dem Projekt beteiligt sind.

Dazu gehören unter anderem das Helmholtz-Institut für Polar- und Meeresforschung in Deutschland, die Universität Grenoble in Frankreich und die Universität Stockholm in Schweden. Die Kosten belaufen sich auf über 10 Millionen Euro.6

Der Eisbohrkern des Projektes EPICA ist 2.774 Meter tief.4 Die Forschenden des Nachfolgeprojektes Beyond EPICA hoffen, dass sie in größere Tiefen gelangen können, um noch mehr Informationen zur Erdgeschichte zu erlangen.

Die Beyond EPICA-Bohrung befindet sich auf Dome C, genauer gesagt Dome Charlie. Dabei handelt es sich um ein 3.200 Meter5 hohes Plateau in der Antarktis. Man plant mit einer Bohrtiefe von 170 Metern pro Woche.5 Begonnen hat dieses Projekt im Juni 2019, das Ende ist zum Mai 2026 geplant.

Auf Abbildung 3 siehst Du, wie die Forschungsstation auf Dome Charlie um 1977 3 ausgesehen hat:

Eisbohrkernforschung Dome Charlie Camp StudySmarterAbb. 3 - Camp der Forschungsstation auf Dome Charlie

Eisbohrkerne - Das Wichtigste

  • Eisbohrkerne sind Zylinder, die aus Eis aus der Tiefe gewonnen werden.
  • Durch Eisbohrkerne können Rückschlüsse auf das Klima, die Jahreszeiten, die Temperatur, Niederschläge und die Zusammensetzung der Atmosphäre gezogen werden.
  • Die Klimadaten, die man durch Eisbohrkerne ermitteln kann, werden zur Rekonstruktion des Klimas vor mehreren Hunderttausend Jahren genutzt. Der Klimawandel kann so durch Eisbohrkernforschung aufgezeigt werden.
  • Eisbohrkernforschung wird überwiegend auf Grönland oder in der Antarktis betrieben.

Nachweise

  1. visitgreenland.de: 10 Fakten über Grönland. (04.11.2022)
  2. Abb. 1 - The EastGRIP ice core (commons.wikimedia.org/wiki/File:The_EastGRIP_ice_core_freshly_cut_2.jpg) von Helle Astrid Kjær unter der Lizenz von Lizenz CC BY-SA 4.0
  3. Abb. 3 - C130 and opening of Dome Charlie camp, 1977 (commons.wikimedia.org/wiki/File:C130_and_opening_of_Dome_Charlie_camp,_1977.jpg) von Thierry Cappelle unter der Lizenz von CC BY-SA 4.0.
  4. spiegel.de: Was Eisbohrkerne verraten. (05.11.2022)
  5. forschung-und-wissen.de: Bohrung nach dem ältesten Eis der Erde. (05.11.2022)
  6. cordis.europa.eu: Beyond EPICA. (09.11.2022)
  7. ardalpha.de: Klimawandel. (09.11.2022)

Häufig gestellte Fragen zum Thema Eisbohrkerne

Eisbohrkerne können über 2.000 Meter tief erbohrt werden.

Ja, vor allem Eisbohrkerne aus der Antarktis und aus Grönland werden für die Klimaforschung genutzt.

Das vergangene Klima kann durch die chemische Zusammensetzung, Jahresschichten und Gasinhalte in den Eisbohrkernen bestimmt werden.

Aktuell reichen Eisbohrkerne auf Grönland bis zu 130.000 Jahre zurück.

Finales Eisbohrkerne Quiz

Frage

_____ und Eisschilde sind ein Archiv der _____.

Antwort anzeigen

Antwort

  • Gletscher
  • Erdgeschichte

Frage anzeigen

Frage

Wodurch werden Informationen aus dem Eis über das Klima entnommen?

Antwort anzeigen

Antwort

Eisbohrkerne

Frage anzeigen

Frage

Welchen Durchmesser haben Eisbohrkerne?

Antwort anzeigen

Antwort

10 bis 15 Zentimeter

Frage anzeigen

Frage

Wodurch können Rückschlüsse auf die Jahreszeiten gezogen werden?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Natriumionen
  • Ammoniumionen
  • Staubpartikel
  • Calciumionen

Frage anzeigen

Frage

Durch die Zusammensetzung der _____ kann man die damalige Lufttemperatur bestimmen.

Antwort anzeigen

Antwort

Isotope

Frage anzeigen

Frage

Was gibt Informationen zu den Niederschlägen in vergangenen Zeiten?

Antwort anzeigen

Antwort

Dicke der Jahresschichten

Frage anzeigen

Frage

Wodurch werden Eisbohrkerne ungenau?

Antwort anzeigen

Antwort

  • durch das Verwischen einzelner Schichten durch großen Druck
  • Durch Gase, die noch im und um das Eis an der Luft zirkulieren können

Frage anzeigen

Frage

Welche Klimadaten lassen sich durch Eisbohrkerne ermitteln?

Antwort anzeigen

Antwort

Extremereignisse

Frage anzeigen

Frage

Wahr oder falsch: Durch Eisbohrkerne wird vor allem der menschengemachte Klimawandel aufgezeigt.

Antwort anzeigen

Antwort

Falsch

Frage anzeigen

Frage

Was sind EPICA und Beyond EPICA?

Antwort anzeigen

Antwort

Projekte zur Eisbohrkernforschung in der Antarktis.

Frage anzeigen

Frage

Wie tief ist der Eisbohrkern des EPICA-Projektes?

Antwort anzeigen

Antwort

2.774 Meter

Frage anzeigen

Frage

Wo befindet sich die Beyond EPICA Bohrung?

Antwort anzeigen

Antwort

Dome Charlie in der Antarktis.

Frage anzeigen

Frage

Welche Eiskernbohrungen bieten Informationen bis zu 130.000 Jahren vor unserer Zeit?

Antwort anzeigen

Antwort

NEEM und EASTGrip auf Grönland.

Frage anzeigen

Frage

Wahr oder falsch: 170 Meter pro Woche ist die durchschnittliche Zeit, die man für eine Eisbohrkernbohrung benötigt.

Antwort anzeigen

Antwort

Wahr

Frage anzeigen

Frage

Mit welchem Gerät wird ein Eisbohrkern entnommen?

Antwort anzeigen

Antwort

Hohlbohrer

Frage anzeigen

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