Neue Messdaten zu Blood Falls in der Antarktis am Taylor-Gletscher

Blood Falls ist ein Abfluss aus eisenreichem, hypersalinem Wasser, das unter dem Taylor-Gletscher in den McMurdo Dry Valleys der Antarktis hervortritt. Seine auffällige rote Färbung entsteht, weil sich Eisenoxide bilden, sobald die uralte, sauerstofffreie Salzlake mit der Luft in Kontakt kommt.

Forschende konnten einen plötzlichen Schwall rostrot gefärbten Wassers an den Blood Falls nun mit einem messbaren Absacken des darüberliegenden Gletschers in Verbindung bringen.

Damit wird deutlich: Der rote Ausfluss ist nicht nur eine oberflächliche Verfärbung, sondern ein sichtbares Zeichen dafür, dass sich Druckverhältnisse ändern und sich Wasser tief unter dem Eis verlagert.

„Blood Falls“ in der Antarktis

Im September 2018 registrierte ein Messgerät auf dem Taylor-Gletscher – einem gewaltigen Eisstrom in den McMurdo Dry Valleys – ein deutliches Absinken, während eine Kamera gleichzeitig aufzeichnete, wie die Blood Falls „ansprangen“.

Peter T. Doran, Geowissenschaftler an der Louisiana State University (LSU), brachte dieses Absacken mit dem Ausfluss in Zusammenhang und führte es auf einen Druckabfall zurück.

Über mehrere Wochen beobachtete sein Team, dass die Oberfläche zunächst nachgab und sich später wieder anhob – ein Muster, das auf einen kurzzeitigen Entwässerungsimpuls unter dem Gletscher hindeutet.

Da die Instrumente nur einen begrenzten Bereich abdeckten, blieben jedoch Lücken in der Beobachtung. Künftige Messkampagnen müssen mehr Standorte erfassen, um zu klären, wie häufig der Gletscher tatsächlich „entlüftet“.

Spannung unter dem Gletscher

Unter einem mächtigen Eiskörper kann sich Druck aufbauen, wenn salzhaltiges Wasser eingeschlossen wird – und diese Belastung lässt sich nicht unbegrenzt aufrechterhalten.

An den Blood Falls stammt die Flüssigkeit aus subglazialen Kanälen unter dem Gletscher, die von der Luft abgeschlossen sind, sich aber bei Bewegung des Eises öffnen können.

Gewicht und langsames Fliessen (Kriechen) des Eises drücken die salzige Lösung in Richtung Risse, aus denen sie dann in abrupten Schüben austreten kann.

Solche Schübe bleiben schwer vorherzusagen, weil schon kleine Änderungen in der Spannung oder eine teilweise Verstopfung eine Freisetzung über Monate hinauszögern können.

Salz hält die Flüssigkeit in Bewegung

Durch Salz wird gewöhnliches Wasser zu einer chemischen Mischung, die dem Gefrieren widersteht – selbst wenn die Lufttemperaturen weit unter dem Gefrierpunkt liegen.

Diese Mischung bezeichnen Forschende als Salzlake: stark salzhaltiges Wasser, das auch bei tiefer Kälte flüssig bleibt, und genau diese Salzlake gelangt an den Blood Falls ans Tageslicht.

Über Hunderte, teils sogar Tausende Jahre kann wiederholtes Gefrieren Salze weiter anreichern, bis eine Restflüssigkeit entsteht, die sich weiterhin durch das Eis bewegt.

Die Salze stammen wahrscheinlich aus verborgenem Gestein und Ablagerungen; ihre Zusammensetzung liefert Hinweise darauf, was sich unter dem Taylor-Gletscher befindet.

Eisen färbt alles rot

Bereits 1911 hielten Expeditionen das rote Sickerwasser an der Gletscherfront fest; bis heute schützt ein Antarktis-Schutzplan den Ort.

Sobald die Flüssigkeit Luft berührt, setzt Oxidation ein – Eisen reagiert mit Sauerstoff und nimmt binnen Minuten eine rostrote Farbe an.

Unterirdisch bilden sich in der salzigen Lösung winzige Eisenpartikel, die das Eis anschliessend verfärben, wenn sich der Abfluss hangabwärts ausbreitet.

Weil die Farbänderung so schnell erfolgt, lässt sich jede Entladung gut erkennen – und Forschende können dadurch nachvollziehen, wann sich das verborgene System öffnet.

Sensoren erfassen den entscheidenden Moment

Tägliche Kamerabilder nahe dem Lake Bonney, einem von Eis bedeckten Antarktis-See, zeigten, dass am 19. September 2018 frische Verfärbungen einsetzten und sich die betroffene Fläche ausdehnte.

Zeitgleich registrierte ein Thermistor im See – ein kleiner Temperaturfühler – in der Tiefe einen Temperaturrückgang während desselben Ausflusses.

In ihrem Bericht schrieben die Autorinnen und Autoren, dass die zufällige Aufzeichnung von drei unterschiedlichen Datensätzen ein seltenes, in sich stimmiges Signal eines subglazialen Salzlaken-Entwässerungsereignisses lieferte.

Zwar entstand diese Datengrundlage nur in einem kurzen Zeitfenster, doch sie zeigte, wie rasch sich das System verändern kann, sobald der Prozess einsetzt.

Eis wird langsamer und sackt ab

Ein Absinken der Gletscheroberfläche um rund 1,5 cm ging mit einer Verlangsamung der Vorwärtsbewegung um nahezu 10 % einher. Wenn Wasser abfliesst, sinkt der Druck an der Basis; das Eis drückt stärker auf das Gestein und gleitet weniger leicht.

“These observations demonstrate that an extended brine discharge event, characterized by episodic pulses of brine sourced from beneath Taylor Glacier over one month, reduces subglacial water pressure, which lowers the surface and reduces ice velocity,” wrote Doran.

Spätere Messungen deuteten darauf hin, dass das Eis danach etwas langsamer blieb als zuvor, doch erst längere Zeitreihen können bestätigen, ob das eine dauerhafte Veränderung ist.

Seeschichtung gerät aus dem Gleichgewicht

In etwa 18 m Tiefe kühlte das Seewasser in denselben Wochen um bis zu 1,5 °C ab.

Dichte Salzlake kann in den See auf jener Tiefe eindringen, in der ihr Gewicht dem des umgebenden Wassers entspricht, und sich dann seitlich ausbreiten.

Diese Zufuhr störte die Schichtung (Stratifizierung) – stabile Lagen, die das Durchmischen des Seewassers verhindern – und verschob vermutlich Nährstoffe quer durch den See.

Da das Leben in den Seen der Dry Valleys in engen Zonen organisiert ist, können selbst kleine Störungen beeinflussen, welche Organismen an Nahrung und Energie gelangen.

Kartierung verborgener Salzlake

Aus der Luft wies ein flugzeuggestützter Sensor tief liegendes Salzwasser unter dem Talboden nach – weit entfernt von jeder aktuellen Schmelze.

Die Signale dieses Instruments deuteten auf Grundwasserwege von mindestens 4,8 km Länge hin; die Salzlake kann also durch Gestein wandern, bevor sie ins Eis gelangt.

Spätere Arbeiten nutzten eisdurchdringendes Radar, um Salzlakenkanäle innerhalb des Gletschers selbst über mehrere Kilometer Eis hinweg nachzuverfolgen.

Diese Karten helfen zu erklären, warum ein Ausfluss an einem Riss sichtbar wird, während andere Salzlake unauffällig in den See gelangt.

Leben ohne Sauerstoff

Tief in der Salzlake überlebten Mikroben, die von Eisen- und Schwefelchemie leben konnten – trotz langer Isolation unter dem Eis.

Statt Sauerstoff zu „atmen“, nutzten viele von ihnen wahrscheinlich gelöste Mineralien als Energiequelle, wodurch das System auch in völliger Dunkelheit aktiv bleibt.

Geologinnen und Geologen schätzen, dass das Reservoir vor drei bis fünf Millionen Jahren eingeschlossen wurde und damit zu den ältesten Flüssigkeiten im Tal gehört.

Strenge Regeln begrenzen den Zugang und halten die meisten Probenahmen stark kontrolliert, weil eine Kontamination dieses abgeschlossenen Lebensraums von aussen möglich wäre.

Wohin das führt

Blood Falls erscheint damit weniger als kuriose Verfärbung, sondern als Druck-„Auslass“, der Eis, Fels und See miteinander verbindet.

In künftigen Feldsaisons könnten grössere Sensornetzwerke installiert werden; anschliessend könnte die LSU prüfen, ob Erwärmungstrends beeinflussen, wie oft das System entlastet.