Sibirien Warum ein 650.000 Jahre alter Permafrostboden abschmilzt

Vor 130.000 Jahren war es in der Arktis wärmer als heute, trotzdem tauten Teile des Permafrosts nicht. Nun jedoch verschwindet der gefrorene Boden – es liegt nicht am Klimawandel, der Mensch ist dennoch schuld.
Der Krater von Batagai aus der Luft

Der Krater von Batagai aus der Luft

Foto: Alexander Kizyakov / Lomonosov Moscow State University

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Der Blick in die Tiefe ist spektakulär, der Krach ebenfalls. So beschreibt es jedenfalls Thomas Opel, wenn man ihn nach seinen Reisen zum »Tor zur Unterwelt«, wie es manche nennen, fragt. Zweimal war der Forscher vom Alfred-Wegener-Institut für Polar und Meeresforschung (AWI) in Potsdam schon an der beeindruckenden Permafrost-Abbruchkante beim ostsibirischen Ort Batagai. An einem Berghang hat sich dort ein riesiger Krater gebildet, jeden Sommer bröseln große Mengen an einst gefrorenem und jetzt aufgetauten Boden nach unten.

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»Das ist mit das beeindruckendste Naturschauspiel, das ich je gesehen habe«, berichtet Opel im Gespräch mit dem SPIEGEL. »Ständig fallen große Brocken herunter und Schmelzwasser fließt.« Zusammen mit Kolleginnen und Kollegen aus Deutschland, Russland und Großbritannien hat er am Hang von Batagai eine spektakuläre Entdeckung gemacht, über die sie im Fachmagazin »Quaternary Research«  berichten: Der Boden hier war, das zeigen mehrere Analysen, seit mehr als einer halben Million Jahren durchgängig gefroren.

Das heißt, er hat unter anderem eine außergewöhnlich warme Phase vor 130.000 Jahren überstanden. In der sogenannten Eem-Warmzeit dürften die arktischen Sommer im Schnitt noch vier bis fünf Grad wärmer gewesen sein als aktuell.

Dass der Boden nun taut, hat mit uns Menschen zu tun – aber nicht in erster Linie mit dem von uns durch das Verbrennen fossiler Energieträger verursachten Temperaturanstieg, obwohl der in der Arktis besonders stark ausfällt. Unweit von Batagai liegt etwa der Ort Werchojansk, wo – weit nördlich des Polarkreises – im 2020er-Sommer Temperaturen von 38 Grad gemessen wurden . Ein Team um die Physikerin Friederike Otto von der University of Oxford urteilte, der Klimawandel habe das Risiko für extreme Hitze in Sibirien um mehr als das 600-Fache erhöht. Auch in diesem Jahr erlebte die Region ein viel zu heißes Frühjahr.

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Verantwortlich für die Verwüstungen am Krater von Batagai sind jedoch andere Störungen. In der Mitte des vergangenen Jahrhunderts seien die Nadelbäume der Region gerodet worden, berichtet Forscher Opel, außerdem seien schwere Kettenfahrzeuge eines Bergbaubetriebs auf dem Hang unterwegs gewesen. »Die schützende Vegetationsschicht wurde zerstört, die Wärme konnte tiefer in den Boden eindringen.«

Abseilen zur Probenentnahme

Abseilen zur Probenentnahme

Foto: Alexander Kizyakov / Lomonosov Moscow State University

Das habe dafür gesorgt, dass zunächst der obere Teil des Dauerfrostbodens verstärkt getaut sei. Nach und nach habe sich die Schmelze dann auch in tiefere Regionen fortgesetzt, beschreibt der Forscher. Dort lag der Wasseranteil im Boden bei 80 bis 90 Prozent. »Sobald diese Schicht erreicht wurde, gab es kein Halten mehr.« Weil durch das abrutschende Material beständig neue Bereiche freigelegt werden, geht der Prozess auch weiter.

Der Permafrost, der in Teilen Sibiriens und Nordamerikas teils mehrere Hundert Meter in den Boden hineinreicht, ist einer der wunden Punkte des Klimasystems. Das hat mit den großen Mengen an organischem Material zu tun, die darin eingeschlossen sind: Überreste alter Pflanzen, aber auch von Tieren wie Wollnashorn oder Mammut. In Krater von Batagaika wurde 2018 die Eismumie eines Wildpferdfohlens gefunden, deren Alter auf 30.000 bis 40.000 Jahre geschätzt wurde. Und erst kürzlich haben Forschende Rädertierchen aus dem sibirischen Permafrost wieder zum Leben erweckt, die 24.000 Jahre im Eis eingeschlossen waren.

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Werden die Permafrostböden im Rahmen der Erderhitzung großflächig erwärmt, dann könnten auch die darin eingeschlossenen Bakterien wieder zum Leben erweckt werden – und die würden das Material zersetzen, wobei Kohlendioxid und Methan entstehen würden. So würde ein Teufelskreis drohen, weil die Gase wiederum den Treibhauseffekt weiter anheizen.

Beeindruckende Dimensionen des Kraters

Beeindruckende Dimensionen des Kraters

Foto: Alexander Kizyakov / , Lomonosov Moscow State University

Das Auftauen des Permafrosts ist vielerorts allerdings ein sehr, sehr langwieriger Prozess. Und die neuen Forschungsergebnisse bieten in einer Hinsicht auch eine durchaus beruhigende Erkenntnis: Zumindest tiefer gelegenes, altes Eis kann auch Phasen größerer Erwärmung ohne Schäden überstehen und verschwindet nicht zwangsläufig komplett. Anders sieht es mit bisher vereisten Bereichen in Oberflächennähe aus, die deutlich leichter abschmelzen können.

Das Alter des sibirischen Eises war nicht einfach zu bestimmen. Eingeschlossenes Material mit der Radiokarbonmethode zu datieren, war zum Beispiel nicht möglich, da diese nur bis zu einem Alter von etwa 60.000 Jahren funktioniert. Stattdessen wandte das Team zwei andere Verfahren an: Zum einen wurde durch Bestrahlung von winzigen, aus Sandkörnern stammenden Quarz- und Feldspatkristallen mit Licht bestimmt, wann diese zum letzten Mal dem Sonnenlicht ausgesetzt waren.

Zum anderen wurde mit dem Verfahren der Beschleunigermassenspektrometrie das Verhältnis verschiedener Isotope des Elements Chlor im Eis gemessen. Beide Datierungen kamen zu einem ähnlichen Ergebnis: Der Permafrost war mindestens 650.000 Jahre stabil.

Forschung im Krater von Batagai

Forschung im Krater von Batagai

Foto: Thomas Opel / Alfred-Wegener-Institut

Dass Eis im Boden tatsächlich so lange durchhalten kann, darauf hatte auch der Fund eines 750.000 Jahre alten Permafroststücks im Norden Kanadas vor mehr als zehn Jahren hingedeutet. Dieses war mithilfe von eingeschlossener Vulkanasche datiert worden.

Doch trotz dieser – zumindest teilweisen – Widerstandsfähigkeit des Permafrosts ist der Krater von Batagai ein mächtiges Symbol – und zwar dafür, wie sensibel der Dauerfrostboden auf Veränderungen reagiert. Und wie nachhaltig. Die Abbruchkante des Kraters verlagert sich jedes Jahr etwa 30 Meter landeinwärts, das Loch im Boden wächst und wächst.

»Die Erosion wird weitergehen«, sagt Forscher Opel, »sie wird sich auch nicht verlangsamen«.

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