In Anchorage, der Hauptstadt von Alaska, leben heute 300.000 Menschen. Doch der größte Teil des amerikanischen Bundesstaates besteht aus kleinen, verstreuten Gemeinden. Dort scheint die Welt im Laufe der Jahrhunderte stehen geblieben zu sein es hat sich kaum etwas verändert.
In Alaskas Idylle haben Wissenschaftler tief unter der Tundra einen Tunnel gebohrt. Dabei hat diese Grabung und die Forschung der Wissenschaftler etwas Schreckliches enthüllt.
Heute ragen Überreste von ausgestorbenen Tieren aus dem gefrorenen Boden. Es ist ein riesengroßer, unterirdischer Friedhof, der langsam zu tauen beginnt. Die Klimaerwärmung könnte eine Zeitbombe auslösen, die nicht nur für Alaskas Bewohner, sondern für die gesamte Menschheit schreckliche Folgen haben könnte.
1. Eine Gefahr im wilden Alaska unter Schnee und Eis begraben
Alaska liegt im äußersten Nordwesten von Nordamerika und besteht zu einem großen Teil aus wilder, unberührter Natur. In dieser atemberaubenden Landschaft liegt seit Tausenden von Jahren tief unter Schnee und Eis ein besorgniserregendes Geheimnis begraben, das das Potenzial hat, der Erde und der Menschheit erheblich zu schaden.
Außerhalb der Stadt Fairbanks, der zweitgrößten Stadt Alaskas, haben Forscher der US-Armee einen Tunnel gegraben, um das Naturphänomen Permafrost zu untersuchen. Permafrost ist ein Sammelbegriff für die Art von gefrorenem Boden, der sich über 85 Prozent von ganz Alaska erstreckt.
Bei ihren Forschungen haben die Wissenschaftler einige beunruhigende Dinge entdeckt. Doch welche Zeitbombe liegt unter der Wildnis von Alaska verborgen?
2. Das Auftauen der Erde führt zu einer Katastrophe
Der Permafrost in der Region hatte sich seit Hunderten von Jahren kaum verändert. Jetzt steigen aber die Temperaturen auf der ganzen Welt, auch in Alaska. Wenn der Boden und damit der Permafrost aufzutauen beginnt, kann eine katastrophale Kette von Ereignissen ausgelöst werden.
Dieser Tunnel, der bei Fairbanks gegraben wurde, ist Teil des Forschungs- und Techniklabors für kalte Regionen (CRREL) und ist bis heute wichtiger Bestandteil der Forschung. Wissenschaftler untersuchen dort das einzigartige Verhalten von Permafrost, welche Folgen der Klimawandel auf diese Gebiete haben und welche Ereignisse ausgelöst werden könnten.
Doch der Tunnel bietet den Experten aber auch die Möglichkeit einen faszinierenden Blick in eine längst vergangene Zeit zu werfen.
3. Das Phänomen Permafrost
Gemäß Wissenschaftlern ist Permafrost in 25 Prozent der nördlichen Hemisphäre vorhanden. Damit sind Schichten gemeint, die aus Kies, Sand und/oder Erde bestehen und über längere Zeit, mindestens ein paar Jahre, gefroren bleiben.
Dieses Phänomen tritt aber nicht nur auf dem Land auf. Auch unter den Ozeanen befinden sich teilweise Schichten mit Permafrost. Häufig tritt es in Regionen auf, in denen die Temperaturen die Nullgradgrenze selten überschreiten. Das heißt, viel Permafrost gibt es in Osteuropa, Russland, China, sowie in Grönland und Alaska.
Diese gefrorenen Schichten sind an einigen Orten eher flach, aber auch mehr als 1000 Meter dicke Schichten sind bekannt.
4. Permafrost und seine Besonderheiten
Die Untersuchung von Permafrost hat viel zum Verständnis beigetragen, wie sich das Klima entwickelt und wie es in den vergangenen Jahrhunderten war.
Es gibt zwei Arten von Permafrost. Den kontinuierlichen Permafrost findet man etwa in Sibirien. Dort ist ein riesiges Gebiet von einem Stück mit gefrorenem Boden bedeckt. Beim diskontinuierlichen Permafrost besteht der Boden aus mehreren Stücken. Teile können saisonal schmelzen, andere bleiben immer gefroren.
Experten gehen davon aus, dass die Temperatur in den Böden weiter steigen und damit ein Teil des Permafrosts verschwinden wird. Bis heute sind die gefrorenen Bodenschichten schon mehr als vier Grad Celsius wärmer geworden und die Situation könnte noch schlimmer werden.
5. Eingefrorene Zeugen der Vergangenheit
Durch den Permafrost sind viele prähistorische Überreste in den gefrorenen Böden erhalten geblieben. Tiere und Pflanzen, die schon seit Ewigkeiten verschwunden und ausgelöscht wurden, ein ganzes Ökosystem aus längst vergangener Zeit.
Besucher des Tunnels in Fairbanks haben davon berichtet, sie hätten Stoßzähne und Knochen von Mammuts gesehen, die aus dem Boden und aus den Wänden herausragten.
In den gefrorenen Weiten unter der Oberfläche der Tundra findet sich alles, was einmal auf diesem Boden vor Tausenden von Jahren gelaufen oder gewachsen ist – ausgestorbene Wollnashörner genauso, wie alte Pflanzen, die es inzwischen nicht mehr gibt. Doch es gibt noch mehr: Bakterien, die nur darauf warten aufzutauen und wieder zum Leben zu erwachen.
6. Faszinierende und doch problematische Überreste
Der Permafrost stellt für die Menschen, die mit ihm Leben, zwar ein Problem dar. Sie haben sich aber schon lange daran gewöhnt und sich den schwierigen Bedingungen angepasst. Ganze Städte wurden in den eisigsten Ecken der Erde erbaut.
Wenn nun aber diese Böden schmelzen, kommen viele neue Herausforderungen auf diese Menschen zu, von denen viele heute noch nicht einmal etwas ahnen. Da sind zum einen die Bakterien, die durch das Auftauen zu Leben erwecken können.
Doch auch die errichteten Gebäude können instabil werden. So geschehen in der russischen Stadt Jakutsk, wo Gebäude traditionell auf Stelzen errichtet wurden. Doch die Erwärmung hat zu einer Instabilität dieser Gebäude geführt.
7. Freisetzung von Kohlenstoff
Neben den instabil werdenden Gebäuden in ganzen Städten ist der Kohlenstoff, der im Kohlenstoff eingeschlossen ist, ein Problem. Durch das Auftauen wird dieser freigesetzt werden.
Die gefundenen Überreste bestehen aus Kohlenstoff, wie alle toten oder lebendigen Lebensformen. Im Permafrost eingeschlossen ist eine Menge von diesem Kohlenstoff. Was geschieht, wenn der gefrorene Boden in der Arktis zu schmelzen beginnt und dieser Kohlenstoff damit freigesetzt wird?
Welche Folgen wird das auf den Treibhauseffekt und damit für den Klimawandel haben? Die Experten sind sich über diese Fragen uneins. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, was passieren könnte. Doch was jetzt schon klar ist: Die Erde wird sich verändern.
8. Unklare Folgen
Welche Folgen diese geologische Zeitbombe haben wird, ist unklar. Bei Tauwetter beispielsweise, kann die Erosion dazu führen, dass die entstehenden Kohlenstoffe von den Ozeanen der Arktis weggespült wird. Auch kann eine wärmere Umgebung dazu führen, dass in der Tundra neue Vegetation entstehen und diese einige der schädlichen Gase aufnehmen wird.
Es ist aber ohne jeden Zweifel klar, dass der Klimawandel die Welt, verändern wird. Drastische Veränderungen werden auf uns und unsere Nachfahren zukommen. Auch wenn wir hier bei uns nicht sehen, welchen Einfluss schmelzender Permafrost auf die gesamte Welt haben wird, ist es in den kältesten Landschaften der Erde bereits klar geworden.
9. Ein weiteres Problem: Methan und Kohlendioxid
Ein weiteres Problem, das in Alaska entdeckt wurde, war die Reaktion der wieder erweckten Bakterien mit dem toten Tier- und Pflanzenmaterial. Dabei wurde Kohlenstoff in Methan und in Kohlendioxid umgewandelt. Das sind genau die Gase, die für den Klimawandel verantwortlich sind.
Bisher hat Alaska mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre absorbiert, als es produziert hat. Taut der Permafrost auf, könnte dies umgekehrt werden. Im Norden von Alaska sehen Forscher in den letzten Jahren die ersten Anzeichen dafür.
Sie nehmen an, dass sich 1.400 Gigatonnen Kohlenstoff im Permafrost befinden. Das ist etwa das Vierfache davon, was Menschen in den letzten 260 Jahren in die Luft abgegeben haben. Eine alarmierende Vorstellung.
10. Was geschieht, wenn der Permafrost zu schmelzen beginnt?
Wissenschaftler haben untersucht und Experimente durchgeführt, um herauszufinden, was genau geschieht, wenn der Permafrost zu schmelzen beginnt. Die Ergebnisse sind alarmierend.
Zum einen der Kohlenstoff, das Kohlendioxid und das Methan, die freigesetzt werden. Kohlendioxid entsteht beispielsweise auch, wenn organisches Material auftaut. Ist das Material aufgetaut, fängt der normale Zersetzungsprozess an. Im Laufe dieses Prozesses wird Kohlendioxid freigesetzt. Wird es wieder kälter, werden Gase, aber auch das organische Material wieder eingefroren.
Aber die Mengen sind riesig, auch beim Kohlenstoff: Gemäß Dr. Douglas befindet sich im Permafrost eingeschlossen mehr als doppelt so viel, wie sich derzeit in der Erdatmosphäre befindet: etwa 1.600 Milliarden Tonnen.
11. Seltsame Ergebnisse
Die Wissenschaftler von CRREL bohrten in den Permafrost und entfernten Eisabschnitte. Dieses Eis hatte eine Größe von etwa 12 x 6 Zentimeter und wurde danach langsam aufgewärmt. So konnten die Forscher zum einen herausfinden, was genau im Eis eingeschlossen war und wie diese Stoffe auf das Auftauen reagieren.
Die Forscher bemerkten, dass etwas Seltsames geschah: Einzelne Bakterien, die vorher im Eis eingeschlossen waren, erwachten zum Leben und reagierten auf ihre Umwelt, wie sie vor Tausenden von Jahren getan hatten. Je nach Art der Bakterien ist dies schlimmer oder weniger schlimm.
Dabei waren einzelne Bakterien dabei, die für Menschen lebensbedrohlich sein können.
12. Starker Temperaturanstieg in Russland
Das Phänomen von den wieder zum Leben erwachten Bakterien, die zuvor lange im Eis eingefroren waren, wurde schon anderswo beobachtet. Beispielsweise in Russland.
Dort sind ungefähr 66 Prozent der gesamten Fläche Permafrost. Zudem erlebt Russland die schlimmste globale Erwärmung. 2015 wurde berichtet, dass die Temperaturen in Russland mehr als doppelt so stark steigen wie an anderen Orten auf der Erde.
Angesichts der großen Fläche mit Permafrost ist dies ein Problem für das riesige Land. Nicht nur, dass Gebäude nicht mehr stabil sind, weil die Böden durch das Auftauen ebenfalls instabil werden. Einzelne Gebiete haben noch mit weitaus gefährlicheren Folgen der Klimaerwärmung zu kämpfen.
13. Das Bakterium Bacillus anthracis
Auch das Bakterium Bacillus anthracis kann auf durch den tauenden Permafrost wieder zum Leben erwachen und in die Umwelt gelangen. Diese Bakterie wird in der Regel mit biologischer Kriegsführung verbunden und ist unter dem Namen Anthrax bekannt. Diese potenziell tödliche Infektion terrorisierte einst die gefrorene Landschaft Sibiriens.
Anthrax-Sporen bilden sich als Teil einer natürlichen Reaktion im Boden. Solange diese Böden gefroren und die Sporen eingeschlossen sind, ist dies kein Problem. Wenn Menschen aber mit den Bakterien in Berührung kommen, können sich schlimme Blasen und weitere Komplikationen entwickeln, die zum Tod führen können. Viele Jahrzehnte lang gab es kaum Anthrax-Ausbrüche. Doch der tauende Permafrost-Boden setzt diese gefährliche Bakterie wieder frei.
14. Anthraxsporen können lange überleben
Bis zu 2.500 Jahre können Anthraxsporen im Permafrost überleben. Doch wenn sie aus dem Permafrost herauskommen und mit normalen Temperaturen in Berührung kommen, erwachen sie wieder zum Leben. Sie sind oft in alten Tierkadavern vorhanden, die begraben wurden. Nach ihrem Auftauen stecken sie andere Tiere an. Essen die Menschen angesteckte Tiere, erkranken auch sie.
Auf diese Weise ist es 2011 in der sibirischen Region Jakutien zu einem Anthrax-Ausbruch gekommen.
Alarmierend ist zudem, dass die Erwärmung in dieser Region sehr groß war. Auch in der Arktis ist es wieder zu den ersten Anthrax-Todesfällen seit sieben Jahrzehnten gekommen. Es wird ebenfalls angenommen, dass die steigenden Temperaturen dafür verantwortlich sind.
15. Wiedererwachte Bakterien
Bakterien, die bis zu 25.000 Jahre lang im gefrorenen Boden verbracht haben, wurden unter den richtigen Umweltbedingungen wieder lebendig. Die alten Bakterien aus längst vergangenen Zeiten haben sozusagen nur geschlafen.
Mit steigenden Temperaturen wachten sie wieder auf und machten sich zugleich wieder an die Arbeit. Darunter sind Bakterien, die nicht sehr problematisch sind, aber auch Anthrax-Sporen, die für den Menschen gefährlich sein kommen.
Das Problem sind alte Tierkadaver, die begraben wurden und mit Anthrax verseucht waren. Kommen diese wieder an die Erdoberfläche, werden andere Tiere, häufig Rentiere angesteckt. Das Militär hat in Russland aus diesem Grund Tausende von Tierkadaver verbrannt und viele Rentiere wurden gegen Anthrax geimpft.
16. Treibhauseffekt
Was geschieht, wenn große Mengen schädlicher Gase in die Erdatmosphäre gelangen? Substanzen wie Kohlendioxid strahlen Energie nach unten ab und die Erde wird auf diese Weise erwärmt. Ein solcher Prozess ist zwar grundsätzlich normal, doch je mehr dieser Gase es in der Atmosphäre hat, je mehr erwärmt sich die Erde. Und die Auswirkungen dieses Effekts hat sich in den letzten Jahren massiv beschleunigt.
Der Kohlenstoff, der aus schmelzendem Permafrost freigesetzt wird, verschärft die Situation, die bereits heute außer Kontrolle gerät. Schon eine Erwärmung von nur wenigen Grade kann dazu führen, dass die Erde in ein paar Jahrzehnten ganz anders aussieht als wie wir sie heute kennen.
17. Treibhausgase
Nicht nur Bakterien sind für die Freisetzung von Treibhausgasen in den gefrorenen Böden verantwortlich. Durch das Abschmelzen des Permafrosts können auch unterirdische Reservoire mit Methan freigesetzt werden und danach in die Atmosphäre gelangen. Je wärmer es auf der Erde wird, desto öfter wird dies auch geschehen.
Bis jetzt gelten die verschiedenen Aktivitäten des Menschen bei Experten als die Hauptursache von Treibhausgasen. Doch das könnte vom schmelzenden Permafrost sehr rasch abgelöst werden.
Experten gehen davon aus, dass in den letzten Jahren bereits 1,2 bis 2,2 Millionen Tonnen dieser schädlichen Gase pro Jahr bereits freigesetzt wurden und so zum Treibhauseffekt beigetragen haben.
18. Grund zur Besorgnis
Durch das Auftauen des Permafrosts werden so viele Treibhausgase freigesetzt, wie ganz Japan pro Jahr produziert. Experten gehen davon aus, dass das Kohlenstoffvolumen, das auf diese Weise in die Atmosphäre gelangt, in diesem Jahrhundert weiter zunehmen wird.
Es besteht durchaus ein Grund zur Besorgnis. Nach Ansicht einiger Wissenschaftler kann die Situation als prekär bezeichnet werden. Zusätzlich zu den aus dem Permafrost entweichenden Permafrost kommen noch die alten Bakterien, die wieder zum Leben erwachen. Das Folgen auf der Nordhalbkugel könnten schlimm werden.
Dass Permafrostböden auftauen und die Klimaerwärmung kann nicht mehr aufgehalten oder kontrolliert werden. Dieser Mangel an Kontrolle macht nervös. Nicht nur Wissenschaftler.