Wasserfälle in der Antarktis: Studie lüftet Geheimnis der Blood Falls
Mitten in der eisigen Landschaft der Antarktis fliesst plötzlich tiefrotes Wasser über einen weissen Gletscher. Selbst bei Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt bleibt es flüssig. Seit der australische Geologe Griffith Taylor die Blood Falls («Blutfälle») 1911 entdeckte, rätseln Wissenschaftler über das ungewöhnliche Naturphänomen. Eine neue Studie liefert nun erstmals detaillierte Einblicke in die Ausbrüche des roten Wassers – und zeigt, wie sich der Gletscher dabei verändert.
Lange gingen Forscher davon aus, dass Algen die Blood Falls rot färben. Tatsächlich steckt jedoch eisenhaltige Sole dahinter, die seit mindestens 1,5 Millionen Jahren unter dem nördlichen Ende des Taylor-Gletschers eingeschlossen ist.
Das Reservoir entstand, als ein uraltes Meerwasserbecken durch das Vorrücken des Gletschers von der Aussenwelt abgeschnitten wurde. Seither stieg der Salzgehalt immer weiter an. Heute handelt es sich um eine hochkonzentrierte Sole, die selbst bei den in der Antarktis üblichen Minusgraden flüssig bleibt.
Erreicht die Sole schliesslich die Oberfläche, kommt sie erstmals seit mehr als einer Million Jahren mit Sauerstoff in Kontakt. Das darin gelöste Eisen oxidiert – ähnlich wie Rost entsteht – und färbt das austretende Wasser tiefrot.
«Glückliche Kombination von Beobachtungen» lüftet Geheimnis
Mindestens ebenso rätselhaft wie die rote Farbe war lange die Frage, wie die Sole überhaupt aus mehreren Hundert Metern Tiefe bis an die Oberfläche gelangt. Erst 2018 gelang es einem Forschungsteam der University of Alaska Fairbanks, den Weg des Wassers mithilfe von Radarmessungen nachzuzeichnen. Demnach fliesst die Sole durch ein rund 300 Meter langes Netzwerk aus unter Druck stehenden Kanälen im Inneren des Gletschers.
Die jetzt in der Fachzeitschrift Antarctic Science veröffentlichte Studie liefert erstmals detaillierte Einblicke in diesen Prozess. Im September 2018 betrieben Forscher am Taylor-Gletscher nahezu zufällig gleichzeitig drei unabhängige Messsysteme: eine GPS-Station zur Vermessung der Gletscheroberfläche, eine Zeitrafferkamera an den Blood Falls sowie Temperatursensoren im darunterliegenden Lake Bonney.
Keines der Instrumente war eigens dafür vorgesehen, einen Soleausbruch zu beobachten. Doch wie die Autoren schreiben, führte eine «glückliche Kombination von Beobachtungen» dazu, dass sich das Ereignis nahezu vollständig dokumentieren liess.
Die Ausbrüche der Blood Falls in der Antarktis
Für die Forschenden ergibt sich daraus ein schlüssiges Bild: Unter dem Gletscher baut sich über längere Zeit Druck in der eingeschlossenen Sole auf. Wird dieser zu gross, presst sich die Flüssigkeit schubweise an die Oberfläche. Dabei verliert das unterirdische Reservoir kurzfristig an Volumen – und der darüberliegende Gletscher senkt sich messbar ab, während sich seine Bewegung vorübergehend verlangsamt. Anschliessend beginnt der Kreislauf von Neuem.
Warum das Wasser unter dem Gletscher flüssig bleibt
Dass innerhalb des Gletschers dauerhaft flüssiges Wasser existieren kann, liegt am hohen Salzgehalt der Sole. Er senkt ihren Gefrierpunkt so stark, dass sie auch bei den extremen Temperaturen im Gletscher nicht vollständig gefriert. Bildet sich dennoch Eis, wird dabei Wärme frei. Diese erwärmt das umgebende Eis und verhindert, dass die Kanäle vollständig zufrieren.
«Auch wenn es zunächst widersprüchlich klingt: Wasser setzt beim Gefrieren Wärme frei, und diese Wärme erwärmt das umgebende, kältere Eis», erklärte die Glaziologin Erin Pettit damals. Der Taylor-Gletscher sei deshalb «der kälteste bekannte Gletscher mit dauerhaft fliessendem Wasser».
1,5 Millionen Jahre von der Aussenwelt abgeschnitten
Die Blood Falls sind nicht nur ein geologisches, sondern auch ein biologisches Rätsel. Mehrere Hundert Meter unter dem Eis lebt in der eingeschlossenen Sole eine Gemeinschaft von Mikroorganismen – vollständig von Sonnenlicht und der Atmosphäre abgeschirmt. Das Reservoir ist seit mindestens 1,5 Millionen Jahren von der Aussenwelt isoliert.
Nachdem der Mikrobiologin Jill Mikucki nach mehreren Jahren erstmals eine geeignete Probeentnahme der Sole gelungen war, stiess sie auf ein überraschend vielfältiges und aktives mikrobielles Ökosystem. Die Organismen benötigen weder Sonnenlicht noch Sauerstoff. Stattdessen gewinnen sie ihre Energie aus chemischen Reaktionen mit Sulfatverbindungen, die in der Sole gelöst sind.
Gerade deshalb gelten die Blood Falls heute als eines der aussergewöhnlichsten natürlichen Labore der Erde. Wissenschaftler nutzen sie als Modell, um zu untersuchen, wie Leben unter extremen Bedingungen entstehen und bestehen kann – etwa in den verborgenen Ozeanen unter den Eiskrusten des Jupitermonds Europa oder des Saturnmonds Enceladus.
