Studie bestätigt: Eiszeiten folgen kosmischem Muster

Vor rund 12.000 Jahren endete die letzte Eiszeit und die eisige Tundra Europas wich mehr und mehr der baumreichen Landschaft, wie wir sie heute kennen. Mit durchschnittlichen Jahrestemperaturen von rund 7,8 Grad Celsius sind die frostigen Bedingungen der Eiszeit heute kaum vorstellbar.

Hinzu kommt, dass Eiszeiten und Warmzeiten nicht gleich lang sind. Vielmehr ist die Eiszeit mit einer Dauer von rund 100.000 Jahren fünfmal so lang wie eine Warmzeit mit rund 20.000 Jahren. Doch wird künftig wieder eine solche Kälteperiode kommen? Und wenn ja, wann?

Milanković gab den Anstoß

Bereits vor über 100 Jahren ahnten Wissenschaftler, dass Warm- und Kaltzeiten auf unbekannte Weise mit dem Stand der Erde in Relation zur Sonne zusammenhängen. Was astronomisch klein erscheint, führt auf unserem Planeten zu massiven Veränderungen des Klimas, die über Zeiträume von Tausenden Jahren andauern.

Ein Blick auf die Bewegung der Erde um die Sonne zeigte Astronomen bereits früh, dass die Position gegenüber unserem heißen Stern und damit die Sonneneinstrahlung entscheiden, ob es auf unserem Planeten warm oder kalt ist. Doch dies ist nicht der einzige außerirdische Faktor, der einen Einfluss auf das irdische Klima nimmt.

Einer der führenden Forscher auf diesem Gebiet war der serbische Mathematiker Milutin Milanković. In den frühen 1920er-Jahren schlug er seine Theorie vor, dass die Sonneneinstrahlung und damit das Klima der Erde durch drei wesentliche Zyklen beeinflusst werden. Heute sind diese als Milanković-Zyklen bekannt. Diese werden von den drei geologisch-astronomischen Faktoren Präzession, Obliquität und Exzentrizität gesteuert.

Der serbische Mathematiker Milutin Milanković (1879–1958) forschte intensiv zur Entstehung von Gletschern. Foto: Gemeinfrei

Bei der Präzession handelt es sich um die Richtungsänderung der Rotationsachse unserer Erde, die auch als „Taumelbewegung“ bekannt ist. Nach Milanković dauert diese Periode rund 21.000 Jahre.

Der zweite Faktor, die Obliquität, beschreibt die Neigung der Erdachse, die zwischen 22,1 und 24,5 Grad schwankt. Sie hat eine Dauer von etwa 41.000 Jahren. Faktor Nummer drei ist die Änderung der Exzentrizität, also die Veränderung unserer ellipsenförmigen Umlaufbahn, die im Wesentlichen einen Zyklus von 100.000 Jahren hat.

Grafische Darstellung der Milanković-Zyklen. Foto: Nach SAE1962, Wikimedia Commons | CC BY-SA 3.0

Zahlreiche Zeitzeugen der letzten Eiszeit

Diese Theorie konnte erst Mitte der 1970er-Jahre durch real gemessene Daten bestätigt werden. Dennoch taten sich Forscher bislang schwer, diese Faktoren mit einem exakten Ende oder Beginn einer Eiszeit in Verbindung zu bringen.

Am besten gelingt dies mit einem Vergleich bereits vergangener Eiszeiten. Allerdings erweist sich das als schwierig, da die Zeiträume aus menschlicher Sicht enorm lang sind und es eines Blickes weit in die Vergangenheit bedarf.

Einem internationalen Forscherteam unter der Leitung von Professor Stephen Barker von der englischen Universität Cardiff ist dies kürzlich mit 800.000 Jahre alten Meeressedimenten gelungen. In ihnen sind die sogenannten Foraminiferen enthalten, schneckenähnliche Einzeller, die zahlreich seit Millionen Jahren die Erde bevölkern.

Die Foraminiferen leben seit dem Kambrium vor rund 560 Millionen Jahren auf der Erde. Foto: Alain COUETTE, Wikimedia Commons | CC BY-SA 3.0

In ihren Kalkhäusern speichern die Einzeller zu Lebzeiten bestimmte Sauerstoffisotope, aus denen sich die Temperaturen und der Lebensraum rekonstruieren lassen. Jene beobachteten Klimaveränderungen verglichen die Forscher schließlich mit den bekannten Abläufen im Universum, wobei sie auf ein klares Muster stießen.

„Wir haben ein vorhersehbares Muster für den Zeitpunkt gefunden, zu dem sich das Klima der Erde zwischen Eiszeiten und milden Warmzeiten wie heute – den sogenannten Zwischeneiszeiten – verändert“, erklärte Professor Lorraine Lisiecki, Mitautorin der Studie.

Einfach(es) übersehen?

„Es gab viele Versuche, die Rolle von Präzession und Obliquität auf den Prozess der Entgletscherung am Ende der Eiszeit zu entschlüsseln“, erklären die Forscher in ihrer Studie. Ihre Analyse der Einzeller machte es nun möglich, die Faktoren für den Beginn und das Ende einer Eiszeit aufzudecken.

Während für das Ende einer Eiszeit sowohl die Richtungsänderung der Rotationsachse als auch die Neigung der Erdachse entscheidend seien, bestimme nur die Erdachsenneigung über den Beginn der weltweiten Vergletscherung.

„Wir waren erstaunt, einen so deutlichen Einfluss der verschiedenen Faktoren auf die Klimaaufzeichnungen zu finden. Es ist schwer zu glauben, dass dieses Muster noch nie zuvor gesehen wurde“, sagte Professor Stephen Barker.

Eiszeit vorhersehbar statt chaotisch

Gemessen am heutigen Stand der Erde deutet das natürliche Muster darauf hin, dass wir uns derzeit mitten in einer stabilen Zwischeneiszeit befinden. Rein rechnerisch müsste die nächste Eiszeit also in rund 10.000 Jahren einsetzen.

„Das von uns gefundene Muster ist so reproduzierbar, dass wir eine genaue Vorhersage darüber treffen konnten, wann die einzelnen Zwischeneiszeiten der letzten Millionen Jahre auftreten und wie lange sie jeweils andauern würden“, erklärt Professor Barker.

„Dies ist wichtig, weil es bestätigt, dass die natürlichen Zyklen des Klimas, die wir auf der Erde seit Zehntausenden Jahren beobachten, weitgehend vorhersehbar und nicht zufällig oder chaotisch sind“, ergänzte Professorin Lorraine Lisiecki.

Die Studie erschien am 28. Februar 2025 im Fachjournal „Science“.