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Arktis und Atlantik seit 17.5 Millionen Jahren im Austausch

21.06.2007
Eine internationale Gruppe von Meeresgeologen, Geophysikern und Ozeanographen unter Beteiligung des Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) in Kiel und des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven konnte anhand von neuen Daten aus Tiefbohrkernen sowie ozeanographischen und geophysikalischen Modellen nachweisen, dass sich die Framstrasse zwischen Grönland und Svalbard bereits vor 17.5 Millionen Jahren öffnete.

Dieser Vorgang ist von großer Bedeutung nicht nur für die Entwicklung des arktischen Ozeans, sondern auch für die Etablierung der großen Meeresströmungen im Atlantik, darunter das Tiefenwasser, das den Atlantik mit Sauerstoff versorgt. Bisher glaubten Wissenschaftler, die Verbindung zwischen diesen beiden Meeren hätte sich wesentlich später vollzogen, nämlich vor 10 Millionen Jahren. Die neue Studie erscheint am 21. Juni in der Fachzeitschrift "Nature".

Mit der Eröffnung der Framstrasse vor 17.5 Millionen Jahren entstand ein wichtiger Korridor zwischen dem Atlantischen und dem Arktischen Ozean schon viel früher, als bisher geglaubt, stellt die internationale Forschergruppe fest. "Durch diesen Korridor konnte erstmals sauerstoffreiches Wasser in das vormals abgekoppelte arktische Becken fließen", erzählt Professor Martin Frank, Paläo-Ozeanograph am Leibniz-Institut für Meereswissenschaften und Co-Autor der Studie, "mit anderen Worten - die tiefe Arktis begann zu atmen".

Kenntnisse über die ozeanographische Entwicklung des Arktischen Ozeans waren bis vor kurzem auf eine Million Jahre vor heute beschränkt. Weiter zurückliegende Informationen waren den Forschern nicht zugänglich, da es nicht möglich war, in einem eisbedeckten Ozean Bohrungen von mehreren 100 m langen Sedimentkernen durchzuführen. Im Sommer 2004 gelang es im Rahmen einer ehrgeizigen Expedition (Integrated Ocean Drilling Programm (IODP) Leg 302, ACEX), die gesamte 428 Meter mächtige Sedimentbedeckung des Lomonosov Rückens unweit des Nordpols mit Hilfe einer Bohrplattform und zwei Eisbrechern zu durchbohren und Sedimentkerne zu gewinnen.

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Das Augenmerk der Forscher richtete sich sehr schnell auf einen markanten Übergang in den Sedimenten in etwa 200 m Tiefe. Dort wichen schwarz-graue Ablagerungen mit einem hohen Anteil an organischem Kohlenstoff plötzlich dunkelbraunen Sedimentschichten mit einem geringen organischen Kohlenstoffgehalt. Weitere hinzugezogene Daten wiesen darauf hin, dass die tieferen, dunklen Schichten in einem sauerstofffreien Becken, ähnlich dem heutigen Schwarzen Meer, abgelagert wurden. Doch wie alt sind diese Sedimente und wann fand dieser markante Übergang statt? Die Datierung arktischer Sedimente ist nicht einfach, da in den sauerstoffreichen Schichten der obersten 200 m nur sehr wenige Fossilien überliefert sind. Hier konnten spezielle Isotopenmessungen von Professor Martin Frank die Datenlücke über das Alter schließen. Mit Hilfe eines Isotops des Elements Beryllium, dem 10Be, hat der Paläo-Ozeanograph in Kiel eine verlässliche Datierung der letzten 12 Millionen Jahre erarbeitet. Zusammen mit anderen Daten konnten die Wissenschaftler den Beginn der Zuführung von sauerstoffreichem Wasser in die Arktis auf 17.5 Millionen Jahren vor heute festlegen.

Dieser Zeitpunkt stimmt mit einer neuen plattentektonischen Rekonstruktion der Öffnung der Framstrasse überein. Die geophysikalischen und ozeanographischen Berechnungen räumen der Verbindung zwischen Arktis und Atlantik bereits zu diesem frühen Zeitpunkt eine ausreichende Wassertiefe ein, um einen effizienten Austausch mit dem Nordatlantik zu gewährleisten. Prof. Frank sieht in dieser Entwicklung auch eine Bedeutung für das globale Klima: "Die frühe Kopplung zwischen Atlantik und Arktis führte zu einer Änderung der Tiefenwasserzirkulation im Atlantischen Ozean, was sich wiederum auf das Klimageschehen im nordatlantischen Raum auswirkte."

Ansprechpartner:
Prof. Martin Frank, Tel. 0431 - 600 2218, mfrank@ifm-geomar.de
Mona Botros, Dipl.-Journ., (Pressestelle) Tel. 0431 - 600 2807, mbotros@ifm-geomar.de
Weitere Informationen:
Die Veröffentlichung in "Nature" vom 21. Juni 2007 trägt den Titel:
"The early Miocene onset of a ventilated circulation regime in the Arctic Ocean".

Martin Jakobsson1, Jan Backman1, Bert Rudels3, Jonas Nycander2, Martin Frank4, Larry Mayer5, Wilfried Jokat6, Francesca Sangiorgi7, Matthew O'Regan8, Henk Brinkhuis7, John King8 & Kathryn Moran8

1 Department of Geology and Geochemistry, Stockholm University, Sweden.
2 Department of Meteorology, Stockholm University, SE-106 91 Stockholm, Sweden.
3 Finnish Institute for Marine Research, F-00561 Helsinki, Finland.
4 Leibniz Institute of Marine Sciences at the University of Kiel (IFM-GEOMAR), Kiel, Germany.
5 Center for Coastal and Ocean Mapping, Uni. of New Hampshire, Durham, USA.
6 Alfred Wegener Institute for Polar Research, DE-27570 Bremerhaven, Germany.
7 Laboratory of Palaeobotany and Palynology, Utrecht University, NL-3584 Utrecht.

8 Graduate School of Oceanography, Uni. of Rhode Island, Narragansett, Rhode Island, USA.

Mona Botros | idw
Weitere Informationen:
http://www.nature.com
http://www.ifm-geomar.de

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