Wann die Arktis mit Eis bedeckt war und wann nicht, das verrät das Verhältnis von Helium-3 zu Thorium-230 im Meeresgrund.

Durch kosmischen Staub haben Forschende die Eisbedeckung der Arktis in den letzten 30 000 Jahren rekonstruiert. Dazu untersuchten sie das Verhältnis von Helium-3 zu Thorium-230 im Meeresboden. Enthält eine Sedimentschicht überproportional viel Helium-3, war der Ozean eisfrei, als sich die Partikel abgelagert haben.

Helium-3 und Thorium-230 lösen sich nicht im Wasser und sinken mit konstanter Geschwindigkeit auf den Meeresgrund. Der Unterschied: Thorium-230 entsteht im Ozean, Helium-3 kommt aus dem All. Kosmischer Staub trägt Helium-3 auf die Erde und berieselt sie konstant. Eis auf dem Ozean schirmt den Meeresgrund aber vom kosmischen Staub ab, weshalb sich unter eisbedeckten Stellen weniger Helium-3 ablagert als an freien (Abbildung). Die Konzentration von Thorium-230 im Ozean ist dagegen nahezu konstant. Thorium-230 dient als Referenz, denn bei gleichem Helium-3- und Thorium-230-Gehalt im Wasser lagert sich gleich viel im Sediment ab.

Abb.1: Unterschiedlich viel Helium-3 gelangt ins Meer, je nachdem, ob die Oberfläche A) frei ist, B und C) teils von Eis bedeckt oder D) komplett von Eis bedeckt ist. Thorium-230 dient als Referenz. verändert nach Science, doi: 10.1126/science.adv5767

Die Forschenden untersuchten drei Stellen rund um den Nordpol. Demnach war die Arktis vor 20 000 Jahren vollständig eisbedeckt. In einer Wärmezeit 5000 Jahre später schmolz das Eis. Zu verstehen, wann das Eis bei früheren Erderwärmungen geschmolzen ist, hilft dabei, die Folgen des aktuellen Klimawandels vorherzusagen. HS

• ¹ Science, doi: 10.1126/science.adv5767