Eisversorgung des Amundsenmeers, Antarktika, wird von zirkumpolaren Tiefenwassern und kontinenten subglazialen Quellen dominiert

Warum das Schmelzen antarktischen Eises für das Leben im Ozean wichtig ist

Weit davon entfernt, eine leblose weiße Wüste zu sein, sind die Meere rund um die Antarktis ein entscheidender Motor für das Klima des Planeten und für marine Nahrungsnetze. Winzige treibende Pflanzen, die Phytoplankton, nehmen Kohlendioxid aus der Luft auf und ernähren alles von Krill bis zu Walen – doch sie können nur gedeihen, wenn sie genug eines entscheidenden Spurenelements erhalten: Eisen. Diese Studie stellt eine auf den ersten Blick einfache, aber folgenreiche Frage: Wenn das Westantarktische Eis in einer sich erwärmenden Welt schneller schmilzt, woher stammt das Eisen, das das nahe Meeresleben antreibt?

Versteckte Autobahnen unter dem Eis

Die Forschung konzentriert sich auf das Dotson-Schelfeis im Amundsenmeer, eine der am schnellsten schmelzenden Regionen Westantarktikas. Warmes, salziges Wasser, das als modifiziertes Zirkumpolare Tiefenwasser (mCDW) bezeichnet wird, kriecht entlang des Meeresbodens auf das Kontinentalschelf und schiebt sich in die Höhlung unter dem treibenden Eis. Dort schmilzt es das Eis von unten, nimmt frisches Schmelzwasser auf und strömt als auftriebsgetriebene "Schmelzwasserpumpe" wieder in Richtung offenes Meer. Mit Schiffsinstrumenten kartierte das Team genau, wo dieser Tiefenzufluss in die Höhlung eintritt und wo das leichtere, schmelzstoffangereicherte Wasser ausfließt, sodass sie die Chemie des einströmenden und des austretenden Wassers vergleichen konnten.

Eisen mit chemischen Fingerabdrücken verfolgen

Um die Reise des Eisens zu verstehen, maßen die Wissenschaftler sowohl gelöstes Eisen – winzige Ionen und Nanopartikel, die Organismen leicht nutzen können – als auch Eisen, das in schwebenden Partikeln gebunden ist. Sie analysierten außerdem die isotopische "Signatur" des gelösten Eisens, subtile Verschiebungen im Verhältnis leichter zu schweren Eisenatomen, die verraten, wie das Eisen freigesetzt wurde. Durch Mittelung der Messungen über die Zufluss- und Ausfluss-Schichten konnten sie feststellen, wie viel Eisen innerhalb der Höhlung hinzugefügt wurde und welche Prozesse dafür verantwortlich waren.

Tiefes Meer und verborgene subglaziale Quellen dominieren

Die Ergebnisse widerlegen eine verbreitete Annahme. Nur etwa ein Zehntel des gelösten Eisens, das 2022 aus der Höhlung des Dotson-Schelfeises austrat, ließ sich direkt dem Gletscherschmelzwasser zuschreiben. Ein Großteil des gelösten Eisens – ungefähr zwei Drittel – war bereits im einströmenden Tiefenwasser vorhanden, und nahezu ein weiteres Drittel wurde beim Überqueren des Kontinentalschelfs aus Meeresbodensedimenten hinzugefügt. Dennoch trug die Chemie des gelösten Eisens im Ausfluss ein deutliches isotopisches Signal: Es war isotopisch „leichter“ als der Zufluss, ein Kennzeichen für Eisen, das in sauerstoffarmen Umgebungen von Mikroben durch Reduktion von Eisenmineralen freigesetzt wird.

Diese Signatur deutet auf einen überraschenden Hauptbeitrag zur eiswasserabgeleiteten Eisenmenge hin: nicht das Schmelzen des Schelfeises selbst, sondern flüssiges Wasser, das unter dem aufliegenden Eis stromaufwärts fließt. In diesem vergrabenen subglazialen Leitungssystem, wo Wasser lange Zeit mit wenig Sauerstoff verweilen kann, können mikrobielle Gemeinschaften große Mengen an reduziertem Eisen mit einer leichten isotopischen Signatur erzeugen. Obwohl dieser subglaziale Zufluss nur einen winzigen Bruchteil des Gesamtwasservolumens ausmacht, ist sein Eisengehalt so hoch, dass er den Beitrag der innerhalb der Höhlung schmelzenden Eismenge überlagert.

Partikel als langsam freigesetzte Eisenzufuhr

Während das gelöste Eisen aus Schmelzwasser relativ bescheiden ist, sieht die Lage bei partikulärem Eisen ganz anders aus. Das ausfließende Wasser enthielt fast 50 % mehr partikuläres Eisen als der Zufluss, einschließlich eines beträchtlichen "labilen" Anteils, der chemisch reaktiv ist und allmählich gelöst werden kann. Diese Partikel stammen aus mehreren Prozessen: in der Nähe der Aufsetzlinien aufgewühlte Sedimente, Mineralien, die am Boden des Schelfs aus dem Eis freigesetzt werden, und Eisen, das nach der Oxidation in der Höhlung erneut ausgefällt wird. Weil diese Körner langsam sinken, können sie aus der Höhlung herausgetragen und über die benachbarten offenen Gewässer verteilt werden, wo sie als langsam wirkender Dünger für Phytoplankton über Wochen bis Monate dienen können.

Was das für eine sich erwärmende Welt bedeutet

Für Nichtfachleute lautet die Kernbotschaft, dass schmelzende Schelfeise nicht einfach Eisen „hineinschütten“. Vielmehr fungieren sie vor allem als Pumpe, die mit der Auftriebskraft von frischem Schmelzwasser eisenreiches Tiefenwasser – und Eisen aus verborgenen subglazialen Reservoirs – in Richtung Oberflächenwasser hebt, wo Leben darauf angewiesen ist. Wenn der Klimawandel den Südozean weiter erwärmt und den Eisverlust beschleunigt, dürfte diese Pumpe stärker werden und die Lieferung bioverfügbaren Eisens an die umliegenden Gewässer erhöhen. Die Vorhersage künftiger Produktivität und Kohlenstoffaufnahme im Südozean erfordert daher Modelle, die nicht nur Schmelzraten erfassen, sondern auch die Eigenschaften des einströmenden Tiefenwassers, Sediment–Wasser-Interaktionen am Meeresboden und die wenig erforschten subglazialen Wasserwege unter dem antarktischen Eisschild berücksichtigen.

Zitation: Chinni, V., Steffen, J.M., Stammerjohn, S.E. et al. Iron supply to the Amundsen Sea, Antarctica is dominated by circumpolar deepwater and continental subglacial sources. Commun Earth Environ 7, 162 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03264-x

Schlüsselwörter: Südozean-Eisen, antarktische Schelfeisherden, subglaziales Schmelzwasser, Amundsen-Meer, Phytoplanktonproduktivität