Am Höhepunkt der letzten Eiszeit lag in der Baffinbucht zwischen Grönland und Kanada ein Schelfeis, das nach einer neuen Auswertung etwa 1.400 bis 2.100 Meter dick war und rund 150.000 Quadratkilometer bedeckte. Nach Angaben der Forscher war es damit dicker als jedes zuvor bekannte Schelfeis der Nordhalbkugel. Die Eisplatte stützte gleichzeitig drei große Eisschilde und hielt sie wie ein Strebepfeiler zurück. Sedimentkerne deuten darauf hin, dass sie innerhalb von einigen Jahrhunderten verschwand und die Gletscher dahinter danach schneller ins Meer flossen. Die Forscher sehen darin ein Lehrstück für die Antarktis, betonen aber, dass es sich um eine Rekonstruktion aus Spuren am Meeresboden handelt.
Vor etwa 20.000 Jahren war ein großer Teil Nordamerikas und Grönlands unter Eis begraben. Der Laurentidische Eisschild reichte über Kanada, der Innuitische Eisschild bedeckte die Inseln des kanadischen Arktis-Archipels und der Grönländische Eisschild war deutlich größer als heute. In der Baffinbucht, einem halb abgeschlossenen Meeresbecken westlich von Grönland, stießen alle drei zusammen. Wie ihre Ränder dort im Meer endeten, war bislang allerdings unklar. Genau diese Ränder entscheiden aber darüber, wie empfindlich ein Eisschild auf Erwärmung reagiert und wie schnell er sich zurückziehen kann.
Ein Team um die Meeresgeologin Shannon Klotsko von der University of North Carolina Wilmington hat nun im Fachmagazin Nature Geoscience eine Antwort vorgelegt. Beteiligt waren unter anderem die University of Florida, das Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University, die University of Colorado Boulder, die Oregon State University, die University of Washington und die Queen's University Belfast. Wie die University of Florida über das Schelfeis in der Baffinbucht berichtet, wollten die Forscher eigentlich etwas ganz anderes untersuchen.
Ursprünglich brach das Team zu einer etwa fünfwöchigen Expedition auf, um Sedimentkerne zu sammeln. Mit ihnen wollte es rekonstruieren, was den Grönländischen Eisschild am Ende der letzten Eiszeit destabilisierte. Das Projekt trägt den Namen Baffin Bay Deglacial Experiment, die Fahrt fand 2023 mit dem US-Forschungsschiff Neil Armstrong statt. Während der Reise kartierten die Wissenschaftler den Meeresboden zusätzlich mit einem Fächerecholot, einem Sonar, das einen breiten Streifen des Untergrunds in hoher Auflösung abtastet. Diese neuen Daten kombinierten sie mit älteren Vermessungen anderer Expeditionen und mit seismischen Profilen, die auch Schichten unter dem Meeresboden sichtbar machen. Dabei zeigten sich am Kontinentalhang rund um die Bucht Spuren, die nur Eis hinterlassen haben kann, das den Boden in großer Tiefe berührte.
„Wir sind nicht losgefahren, um nach einem so großen Schelfeis zu suchen“, sagt Robert Hatfield, Geologe an der University of Florida und Mitautor der Studie. Man suche nach einer Sache, und dann fielen einem alle möglichen anderen Fragen in den Schoß. Was die Forscher überraschte, war vor allem die Tiefe der Spuren. Sie liegen nach Hatfields Angaben mehr als 1,6 Kilometer unter der heutigen Meeresoberfläche.
Ein Schelfeis ist die schwimmende Verlängerung eines Eisschilds, der vom Land ins Meer fließt. Es liegt nicht auf dem Grund, sondern treibt auf dem Wasser, ist aber an Küsten, Inseln oder Untiefen verankert. Weil schwimmendes Eis zum größten Teil unter der Wasserlinie liegt, kann eine sehr dicke Eisplatte an ihren Rändern tief unter der Oberfläche den Meeresboden berühren. Genau solche Kontaktstellen fanden die Forscher am Hang der Baffinbucht. Am nördlichen Hang vor Upernavik in Westgrönland etwa verläuft eine scharfe Grenze, oberhalb der blanker Fels freiliegt, während unterhalb davon Sediment liegt. Zusätzlich entdeckten sie eine in den Hang erodierte Stufe vor der Melville-Bucht im Nordwesten Grönlands, stromlinienförmige Rillen sowie gewundene Rücken und Gruben, wie sie auch von Eisrändern und kalbenden Eisbergen bekannt sind.
Die Wissenschaftler verfolgten die tiefste Linie dieser Eisspuren rund um den größten Teil der Bucht. Um die damalige Eisdicke zu bestimmen, mussten sie berücksichtigen, dass der Meeresspiegel während der Eiszeit regional anders lag als heute. Die enorme Eislast drückte die Erdkruste nach unten, und nach dem Abschmelzen hob sie sich wieder, ein Vorgang, der in Grönland bis heute zu messbarer Landhebung führt. Mit einem Modell dieser sogenannten glazial-isostatischen Ausgleichsbewegung korrigierten die Forscher den relativen Meeresspiegel. Daraus ergibt sich ein Schelfeis, das die gesamte Bucht überspannte und etwa 1.400 bis 2.100 Meter dick war. Seine Fläche schätzen sie auf rund 150.000 Quadratkilometer. Das entspricht gut 40 Prozent der Fläche Deutschlands.
Die Idee eines Schelfeises in der Baffinbucht ist nicht völlig neu. Frühere Studien hatten bereits Hinweise auf eine ausgedehnte schwimmende Eisplatte im Norden der Bucht geliefert, damals mit einer geschätzten Dicke von etwa 500 Metern. Die neue Arbeit geht deutlich darüber hinaus. Sie zeigt ein Schelfeis, das nicht nur einen Teil, sondern praktisch das ganze Becken ausfüllte. „Das ist mindestens eine halbe Meile dicker als jedes bisher bekannte Schelfeis auf der Nordhalbkugel“, sagt Hatfield. Eine halbe Meile entspricht etwa 800 Metern. Eis wolle eigentlich nicht unter Wasser hinabfließen, sondern schwimmen. Dass es so tief hinunterreichte, zeige, wie dick die Eisplatte geworden sei.
In ihrer Größe war die Eisplatte nach Angaben der Forscher mit einigen der wichtigen Schelfeise vergleichbar, die heute die Antarktis säumen. Die Geometrie der Baffinbucht spielte dabei eine Schlüsselrolle. Nach Einschätzung der Autoren stützte die Form des halb geschlossenen Beckens die Eisplatte, die an mehreren Seiten von Land und Eis umgeben war. Diese Lage dürfte erklären, warum sich ausgerechnet hier auf der Nordhalbkugel ein Schelfeis von antarktischen Ausmaßen bilden konnte.
Laut der Studie hatte das Schelfeis eine zentrale mechanische Funktion. Es stützte die angrenzenden Eisschilde, koppelte sie miteinander und förderte ihr Dickenwachstum. Hatfield vergleicht das System mit einer gotischen Kathedrale. Die Eisschilde an Land seien das hohe Kirchenschiff, die schwimmenden Schelfeise die Strebepfeiler, die das Bauwerk stützen. Sie bremsen das Eis an Land, das sonst schneller ins Meer fließen und den Meeresspiegel anheben würde. Am Rand der Baffinbucht lagen gleich drei dieser Bauwerke nebeneinander, gestützt von derselben Eisplatte.
Das Schelfeis bestand in einer Zeit, in der die weltweite Eismenge ihren Höchststand erreicht hatte. Nach der Studie lag dieses Maximum zwischen etwa 26.500 und 19.000 Jahren vor heute. Am Höhepunkt der letzten Eiszeit war so viel Wasser in Eis gebunden, dass der globale Meeresspiegel deutlich tiefer lag als heute. Der spätere Zerfall der großen Eisschilde ließ ihn insgesamt um mehr als 100 Meter steigen und formte die heutigen Küstenlinien.
Sedimentkerne aus verschiedenen Teilen der Bucht liefern Hinweise darauf, wie das Ende des Schelfeises ablief. Nach Angaben der Forscher verschwand die Eisplatte innerhalb von etwa 500 bis 1.000 Jahren. Danach flossen die Gletscher an Land schneller ins Meer, schmolzen und trugen zum Anstieg des Meeresspiegels bei. Die Autoren folgern, dass der Zusammenbruch des Schelfeises einen raschen Rückzug der Eisschilde auslöste. Damit verknüpfen sie abrupte Instabilitäten der Eisschilde auf der Nordhalbkugel mit der Dynamik solcher großen Schelfeise in Meeresbuchten. „Das ist eine der beängstigenden Erkenntnisse, die wir nicht erwartet hatten“, sagt Hatfield. Ein Schelfeis in der Größenordnung der antarktischen könne innerhalb von Jahrhunderten vollständig verschwinden.
Dass eine solche Abfolge plausibel ist, zeigen Beobachtungen aus der Gegenwart. Als im Jahr 2002 das Larsen-B-Schelfeis auf der Antarktischen Halbinsel zerfiel, beschleunigten sich die Gletscher dahinter deutlich. Die Studie in der Baffinbucht liefert nun ein Beispiel, bei dem dieser Effekt in viel größerem Maßstab und über einen längeren Zeitraum ablief. Ein Zeitraum von einigen Jahrhunderten wirkt aus menschlicher Sicht lang, ist für Eisschilde, die über Zehntausende Jahre wachsen, aber sehr kurz.
Die größte Sorge der Glaziologen gilt heute der Antarktis. Viele ihrer Gletscher enden in großen Schelfeisen, die das Inlandeis zurückhalten. Besonders im Fokus steht etwa der Thwaites-Gletscher in der Westantarktis, über dessen empfindlichen Gletscherboden Forscher inzwischen mehr wissen. Hatfield formuliert die zentrale Frage so: Wie schnell fließt das Eis an Land ins Meer, wenn die stützende Wirkung der Schelfeise verloren geht? Das Schelfeis der Baffinbucht gilt den Autoren als natürliches Vorbild dafür, wie geschwächte Stützen den Rückzug von Eisströmen in der Antarktis beschleunigen könnten.
Direkte Vorhersagen für die Antarktis lassen sich daraus allerdings nicht ableiten. Die Dicke des Schelfeises beruht auf der Deutung von Formen am Meeresboden und auf einer Korrektur des damaligen Meeresspiegels mit einem Modell. Auch der Zeitraum des Zerfalls ist eine Abschätzung aus Sedimentkernen. Die Ergebnisse liefern aber neue Daten für Modelle, die vergangene und heutige Eisschilde berechnen. Laut Hatfield könnten sie helfen, genauer vorherzusagen, wie schnell antarktische Gletscher schmelzen und den Meeresspiegel anheben könnten.
Nature Geoscience, The Baffin Bay Ice Shelf stabilized three adjacent ice sheets during the last glacial period; doi:10.1038/s41561-026-02126-7
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