Wie Eisbohrkerne funktionieren – und was sie über das Klima verraten

Gefrorene Zeitkapseln

Tief unter den Eisschilden der Antarktis und Grönlands sowie hoch oben auf den Gebirgsgletschern von den Alpen bis zu den Anden liegt ein außergewöhnliches Archiv der Klimageschichte der Erde. Eisbohrkerne – lange Eis-Zylinder, die durch das Bohren hunderter oder tausender Meter in Gletscher gewonnen werden – bieten Wissenschaftlern ein direktes Fenster in die atmosphärischen Bedingungen, die über eine Million Jahre zurückreichen. Jede Schicht aus verdichtetem Schnee bewahrt eine Momentaufnahme der Welt, wie sie war, als dieser Schnee fiel, was Eisbohrkerne zu einem der wichtigsten Werkzeuge in der Klimaforschung macht.

Wie Eisbohrkerne entstehen und gewonnen werden

Der Prozess beginnt mit Schneefall. Jedes Jahr sammelt sich frischer Schnee auf Eisschilden und Gletschern und bedeckt frühere Schichten. Im Laufe der Zeit verdichtet das Gewicht des darüber liegenden Schnees tiefere Schichten zu dichtem Eis. Winterschnee unterscheidet sich von Sommerschnee in Textur und Chemie, wodurch sichtbare Jahresschichten entstehen – ähnlich wie bei Baumringen –, die Wissenschaftler zählen können, um eine Zeitleiste zu erstellen.

Um diese Aufzeichnungen zu bergen, verwenden Forscher spezielle Bohrausrüstung auf der Eisoberfläche. Angetriebene Bohrer bohren nach unten und entnehmen einen durchgehenden Eis-Zylinder, während das umgebende Eis unberührt bleibt. Die längsten Kerne sind über 3 Kilometer lang. Nach der Entnahme werden die Kerne sorgfältig gelagert und unter strengen Kühlkettenbedingungen in Labore weltweit transportiert.

Was im Inneren eingeschlossen ist

Eisbohrkerne enthalten verschiedene Arten von Klimazeugnissen. Am wertvollsten sind winzige Luftbläschen, die im Eis eingeschlossen sind, als Schnee zu fester Form gepresst wurde. Diese Bläschen bewahren tatsächliche Proben der alten Atmosphäre und ermöglichen es Wissenschaftlern, vergangene Konzentrationen von Treibhausgasen wie Kohlendioxid, Methan und Lachgas zu messen. Laut NOAA hat diese Methode detaillierte Treibhausgasaufzeichnungen hervorgebracht, die über 800.000 Jahre zurückreichen.

Das Eis selbst kodiert Temperaturdaten durch Isotopenverhältnisse. Wassermoleküle enthalten verschiedene Isotope von Sauerstoff und Wasserstoff, und das Verhältnis von schwereren zu leichteren Isotopen in einer bestimmten Schicht spiegelt die globale Temperatur wider, als dieser Niederschlag entstand. Kältere Perioden erzeugen Eis mit einer deutlichen Isotopensignatur im Vergleich zu wärmeren Perioden.

Neben Gasen und Isotopen fangen Eisbohrkerne auch Vulkanasche, Staub, Ruß, Pollen und Meersalz ein. Schichten vulkanischer Aerosole helfen Wissenschaftlern, den Kern zu datieren, indem sie sie mit bekannten Ausbrüchen abgleichen, während Staubkonzentrationen vergangene Windmuster und Trockenheit aufdecken.

Was Eisbohrkerne enthüllt haben

Eisbohrkerndaten haben unser Verständnis des Klimasystems der Erde grundlegend geprägt. Kerne zeigen, dass der atmosphärische CO₂-Gehalt seit mindestens 800.000 Jahren zwischen 180 und 300 ppm schwankte und synchron mit den Eis- und Zwischeneiszeitzyklen anstieg und abfiel. Die aktuellen Konzentrationen, die jetzt deutlich über 420 ppm liegen, liegen weit über allem, was in den Eisbohrkernaufzeichnungen festgehalten wurde – eine Erkenntnis, die zu einem zentralen Beweis in der Klimaforschung geworden ist.

Der ursprüngliche EPICA-Kern (European Project for Ice Coring in Antarctica), der am Dome C gebohrt wurde, enthüllte acht vollständige Eiszeitzyklen, die sich über 740.000 Jahre erstreckten. Im Jahr 2025 erreichte das Beyond EPICA-Projekt einen historischen Meilenstein, indem es einen 2.800 Meter langen Kern extrahierte, der Eis enthielt, das über 1,2 Millionen Jahre alt ist – der älteste jemals geborgene durchgehende Eisbohrkern.

Ein Wettlauf gegen schmelzende Gletscher

Da die globalen Temperaturen steigen, verschwinden viele Gebirgsgletscher, die unersetzliche Klimaaufzeichnungen enthalten, rapide. Die Ice Memory Foundation hat darauf reagiert, indem sie Kerne aus bedrohten Gletschern weltweit extrahiert und sie zu einem speziell dafür errichteten Schutzgebiet in der Concordia-Station in der Antarktis transportiert. Die Höhle, die in kompakten Schnee bei einer natürlich stabilen Temperatur von -52 °C gegraben wurde, ist so konzipiert, dass sie diese Proben über Jahrhunderte hinweg konserviert, damit zukünftige Wissenschaftler sie mit Technologien untersuchen können, die es noch nicht gibt.

Von den Alpen bis zum Pamirgebirge, von den Anden bis zum Kaukasus läuft ein Wettlauf, um gefrorene Klimaarchive zu retten, bevor sie wegschmelzen – um sicherzustellen, dass die tiefe atmosphärische Geschichte der Erde für kommende Generationen zugänglich bleibt.