Die potenzielle Rolle der Ausweitung einer arktischen Meerenge bei der Auslösung des Mittelpleistozänen Übergangs

Warum ein entfernter arktischer Zugang heute wichtig ist

Vor Hunderttausenden von Jahren könnte eine subtile Veränderung des arktischen Meeresbodens dazu beigetragen haben, die Eiszeiten der Erde in einen neuen Rhythmus zu lenken. Diese Studie untersucht, wie die allmähliche Überflutung des Barents-Schelfs, die eine neue Meerenge zwischen dem Arktischen Ozean und dem Nordatlantik eröffnete, die ozeanische Zirkulation umgestaltet, mehr Kohlenstoff im Tiefmeer eingeschlossen und größere Eisschilde das Überleben ermöglicht haben könnte. Das Verständnis dieser alten Umstrukturierung hilft zu erklären, weshalb der Planet von kürzeren, weniger intensiven Eiszeiten zu den längeren, tieferen Vereisungen überging, die noch heute in unserem Klimasystem nachwirken.

Ein Rätsel im Rhythmus der Eiszeiten

Klimarekorde zeigen, dass sich zwischen etwa 1,25 und 0,7 Millionen Jahren, während des Mittelpleistozänen Übergangs, das Wesen der Eiszeiten änderte. Vor diesem Intervall wuchsen und schrumpften Gletscher etwa alle 41.000 Jahre und folgten den sanften Kippungen der Erdachse. Danach verschob sich das Muster zu Zyklen von etwa 100.000 Jahren mit kälteren, längeren Vergletscherungen und kürzeren Warmphasen. Da sich die einstrahlende Sonnenenergie in diesem Zeitraum nur wenig änderte, vermuten Wissenschaftler, dass langsame Veränderungen innerhalb des Erdsystems — etwa im Verhalten der Eisschilde und in der Ozeanzirkulation — die Klimareaktion auf die orbitalen Anstöße veränderten.

Den alten Ozeanen mit chemischen Fingerabdrücken lauschen

Um zu untersuchen, was in der Arktis geschah, analysierten die Forschenden einen langen Sedimentkern vom Mendeleev-Rücken im westlichen Arktischen Ozean. Sie maßen Verhältnisse von Neodym-Isotopen, die in einer dünnen Kruste aus Eisen- und Manganmineralen konserviert sind, die sich beim Absinken der Sedimente am Meeresboden bildeten. Verschiedene Wassermassen tragen unterschiedliche Neodym-»Signaturen«, sodass Verschiebungen in diesen Verhältnissen Veränderungen darin offenbaren, welche Wasser den Tiefenraum der Arktis füllten. Indem sie diesen Datensatz mit früheren Befunden kombinierten und mit anderen arktischen und nordatlantischen Standorten verglichen, bauten sie eine nahezu zweimillionenjährige Geschichte darüber auf, wie eng Atlantik und Arktis miteinander verbunden waren.

Anzeichen für zunehmendes Schmelzwasser und veränderten Zustrom

Der Neodym-Datensatz zeigt zwei zentrale Muster. Erstens treten nach dem Mittelpleistozänen Übergang kurze, ausgeprägte Ausschläge auf, die die Autoren mit Schmelzwasserimpulsen von expandierenden Eisschilden in Nordamerika und Eurasien in Verbindung bringen. Diese Impulse lieferten vermutlich große Mengen Süßwasser und erodiertes Gestein in die Arktis und veränderten kurzfristig die Chemie des Tiefenwassers. Zweitens gibt es unterhalb dieses Rauschens einen langfristigen Trend: Vor dem Übergang scheint die Tiefenarktis weniger stark vom Atlantik beeinflusst und an der Oberfläche beständig weniger salzhaltig gewesen zu sein, während nach dem Übergang das Basissignal zu Werten wechselte, die dem modernen Atlantikzufluss entsprechen. Zusammen mit Mikrofaunen- und Isotopenbelegen für veränderte Oberflächensalinität und Artzusammensetzung deutet dies darauf hin, dass die Verbindung zwischen Atlantik und Arktis allmählich stärker wurde.

Ein neues Tor in der Arktis öffnet sich

Geologische Untersuchungen der umliegenden Schelfe liefern einen möglichen Treiber für diese Veränderung. Als die nördlichen Eisschilde über viele Glazialzyklen hinweg das Barents-Schelf abtrugen und absenkten, entfernten sie riesige Mengen Gestein und senkten das Land, wodurch sich eine überwiegend trockene Plattform allmählich in eine überflutete Meerenge verwandelte. Modelle und Meeresboden-Karten deuten darauf hin, dass diese Barents-See-Straße ungefähr zur gleichen Zeit wie der Mittelpleistozäne Übergang zu einem stabilen ozeanischen Durchlass wurde. Einmal geöffnet, bot sie eine zweite wichtige Route neben dem Framstrait, durch die salziges Atlantikwasser in die Arktis gelangen und frischeres arktisches Wasser nach Süden abfließen konnte. Dieser neue Weg könnte den Export kalten, frischen Oberflächenwassers in den Nordatlantik verstärken, ohne eine stärkere globale Umwälzzirkulation zu erfordern.

Von der Umgestaltung der Meerenge zu längeren Eiszeiten

Die Autorinnen und Autoren schlagen vor, dass dieses neu geordnete Zugangssystem den Nordatlantik tendenziell versüßt und damit die tiefen Mischprozesse dort abschwächt, sodass dichte, kohlenstoffreiche südliche Tiefenwässer weiter nach Norden vordringen können. Dieses tiefere Reservoir »alter« Wasser würde mehr Kohlenstoff vom Atmosphärenkreislauf fernhalten, den CO2-Gehalt senken und das Klima abkühlen. Gleichzeitig würden zusätzliche Wärme und Feuchte, die durch Atlantikzuflüsse nach Norden transportiert werden, den Schneefall über wachsenden Eisschilden fördern, während das frischere Oberflächenwasser die Tiefenumwälzung weiter einschränkt. Diese verknüpften Rückkopplungen machten Eisschilde größer und stabiler, sodass sie kurze warme Sonnenspitzen überstehen konnten und stattdessen auf langsameren, 100.000-jährigen Zeitskalen reagierten. Auf diese Weise könnte eine sich langsam öffnende arktische Meerenge eine stille, aber wirkungsvolle Rolle bei der Umgestaltung der Eiszeitzyklen der Erde gespielt haben.

Zitation: Jang, K., Bayon, G., Han, Y. et al. The potential role of Arctic seaway expansion in driving the Mid-Pleistocene Transition. Commun Earth Environ 7, 449 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03570-4

Schlüsselwörter: Mittelpleistozäner Übergang, Arktische Ozeanzirkulation, Barents-See-Straße, glaziale Zyklen, ozeanische Kohlenstoffspeicherung