„Orange, Rot, Gelb … ein Kaleidoskop von Farben. Es war, als würde man im Herbst in den Alpen spazieren gehen. Wirklich erstaunlich.“ Der israelische Geologe Boaz Langford beschreibt eine der riesigen Höhlen in Dark Star – ein riesiges Höhlensystem, das im Baisun-Tau-Gebirge in einer abgelegenen Region Usbekistans versteckt ist. Langford war Teil des internationalen Teams von Wissenschaftlern und Höhlenforschern, die das System erkundeten 2014.
„In einem anderen Zweig gibt es gefrorene Seen; anderswo riesige Wasserfälle. Die Vielfalt der Sehenswürdigkeiten ist unglaublich. Jeder Bereich ist anders. Dark Star ist wie kein anderer. Völlig ungewöhnlich. Ich bin Wissenschaftler und nicht sehr religiös, aber dieser Ort hat etwas Spirituelles.“
Politische Instabilität und seine abgelegene Lage haben die Tiefen von Dark Star (benannt nach einer Science-Fiction-Komödie von 1974) vor den Augen der Menschen verborgen gehalten. Aber 1990 gelang es einem britischen Team, einen der Eingänge zu erreichen und so begann die Erforschung dieser dunklen Unterwelt.
Seitdem wurden rund 17 km Passagen sowie zusätzliche Eingänge entdeckt, aber alle Öffnungen befinden sich auf halber Höhe einer 200 m hohen Kalksteinklippe. Und allein zum Basislager an seinem Fuß zu gelangen, ist eine lange und tückische Reise.
Langford und seine Kollegen trafen den Rest des Expeditionsteams in der usbekischen Hauptstadt Taschkent. Sie luden ihre gesamte Ausrüstung in einen Bus und fuhren 160 km entlang eines Teils der alten Seidenstraße in Richtung Samarqand, bevor sie auf einen sechsrädrigen Lastwagen umstiegen und durch trockene Ebenen nach Süden in Richtung des Baisun-Distrikts an der afghanischen Grenze fuhren.
Am Fuße der Baisun-Tau-Bergkette ließen sie den Lastwagen stehen und gingen zwei Tage zu Fuß weiter, mit Eseln, die ihre Ausrüstung schleppten.
„Der Weg war so tückisch, dass einer der Esel eine Klippe hinunterstürzte und starb“, sagt Langford. „Einer aus dem Team musste zu dem armen Tier hinunterklettern, um unsere Ausrüstung zu bergen.“
Schließlich erreichte das Team einen Punkt, an dem es für die Esel zu schwierig war, weiterzumachen, also schleppten sie die Ausrüstung den Rest des Weges zum Basislager selbst. Vom Basislager aus ist es immer noch eine zweistündige Wanderung, gefolgt von einem 100-m-Seilklettern, um die Kiefer von Dark Star zu erreichen.
Warum machen sich Wissenschaftler die Mühe, tagelang durch unwirtliches Gelände zu latschen, um eine entlegene Ecke Usbekistans zu erreichen? Was könnte möglicherweise in den Tiefen der Höhle liegen, um all diese Strapazen lohnenswert zu machen?
Die Antwort:eine genaue Klimauhr.
Informationen über das vergangene und zukünftige Klima der Erde werden in Höhlenmineralien gespeichert. Diese werden aus fließendem oder tropfendem Wasser hergestellt, das mit Mineralien beladen ist – Calcit, Aragonit und Gips. Im Laufe der Zeit bauen sich die Mineralien zu Felsformationen auf, die Stalagmiten und Stalaktiten genannt werden.
„Durch die Analyse solcher Höhlenmineralien kann ich in die Vergangenheit reisen und mehr darüber erfahren, wie sich das lokale Klima entwickelt und wie dies regionale oder globale Veränderungen widerspiegelt“, sagt Dr. Sebastian Breitenbach, Paläoklimatologe an der Northumbria University, der derzeit an Proben arbeitet von Dark Star.
„Die [übliche] ‚Radiokohlenstoff-Uhr‘ geht nur bis etwa 40-50.000 Jahre zurück und dann ist Schluss, weil es keinen radioaktiven Kohlenstoff mehr zum Zählen gibt. Über 40.000 Jahre hinaus haben wir nur sehr wenige chronologische Informationen über das vergangene Klima. Der große Vorteil der Nutzung von Höhlenablagerungen besteht jedoch darin, dass wir andere Radioisotope wie Uran verwenden können, die eine längere Zerfallskette haben. Das bedeutet im Grunde, dass wir die Zeit auf etwa eine halbe Million Jahre genau verfolgen können.
„Sowohl Uran als auch Blei können in Stalagmiten vorhanden sein. Und wir können noch weiter zurückspringen, wenn wir Uran-Blei verwenden, denn Blei ist stabil – theoretisch könnten wir bis zum Urknall datieren. Und sobald Sie die Datierung haben, haben Sie eine Chronologie und können Klimaproxys verwenden, um zu untersuchen, wie sich das Klima – und die Umwelt – entwickelt haben.“
Kurz gesagt, Stalagmiten sind großartige Klimaarchive, weil sie in Höhlen auf der ganzen Welt wachsen, seit Millionen von Jahren relativ ungestört, isoliert von äußeren Faktoren wie extremem Wetter und menschlichen oder tierischen Eingriffen. Aber eine gute Probe von solch abgelegenen Orten zurück ins Labor zu bringen, kann eine Herausforderung sein – wenn der Stalagmit zerbricht, ist es ein langer, langer Weg zurück, um einen anderen zu bekommen.
Alle diese paläoklimatischen Aufzeichnungen können verwendet werden, um die Vergangenheit zu verstehen und die Zukunft vorherzusagen. Tatsächlich verwenden Archäologen Breitenbachs Ergebnisse, um das Rätsel zu lösen, wie moderne Menschen und ihre Vorgänger durch Asien hin und her wanderten – und was ihre Migration vorangetrieben hat.
„Archäologen wollen verstehen, wie Menschen mit der Natur interagieren und wie das Klima Entscheidungen darüber beeinflusst, wann, wie und warum sie sich bewegen“, sagt Breitenbach.
„Die Temperatur war kein Problem für moderne Menschen, Denisova-Menschen oder Neandertaler. Der Schlüssel war Wasser. Paläoklimaaufzeichnungen, die auf Stalagmiten erstellt wurden, sind unsere beste Wahl, um herauszufinden, welche Zeitintervalle für die menschliche Besiedlung geeignet und welche feindlicher waren.“
Unterdessen verwenden Wissenschaftler auch paläoklimatische Aufzeichnungen aus Höhlensedimenten, um den zukünftigen Klimawandel und vor allem die Wasserversorgung in der Region vorherzusagen. Gebirgszüge wie der Himalaya sind im Wesentlichen die Wassertürme der Welt. Und wenn das in den Gletschern und dem Permafrost der Region enthaltene Eis verloren geht, werden Flüsse wie der Ganges austrocknen und die Wasserversorgung der Menschen in den umliegenden Ländern wie Usbekistan, Kurdistan, Indien und China unterbrechen.
„Aufzeichnungen von Stalagmiten sind ebenso wie Aufzeichnungen von Baumringen oft sehr detailliert und gut datiert“, sagt Dr. Alex Baker vom National Center for Atmospheric Science an der University of Reading.
„Das ist wichtig, weil sie uns sagen können, wie schnell vergangene Episoden des regionalen Klimawandels waren und wie schnell sich das Klima erholen konnte. Diese Informationen können verwendet werden, um abzuschätzen, wie der Gletscherschwund eingedämmt werden könnte, wenn die Treibhausgasemissionen erheblich reduziert werden. Solche Schätzungen können höchst ungewiss sein, daher sind die Weiterentwicklung von Klimamodellen und bessere Paläoklimaaufzeichnungen immer erforderlich.“
Darüber hinaus können Wissenschaftler anhand von Stalagmitenaufzeichnungen als Referenz sehen, wie gut ein Klimamodell mit den Aufzeichnungen der letzten Jahrzehnte übereinstimmt, und den Klimawandel in den nächsten paar Jahren vorhersagen.
„Paläoklimaaufzeichnungen der jüngeren Vergangenheit sind besonders nützlich in abgelegenen Regionen, wo instrumentelle Daten von meteorologischen Stationen entweder spärlich oder weniger zuverlässig sind, da es schwierig ist, Messungen in schwierigen Umgebungen durchzuführen“, sagt Baker.
„Sie helfen uns auch, die natürliche Variabilität im Klimasystem zu verstehen und die beobachteten Veränderungen in einen längerfristigen Kontext zu stellen. Oft erlaubt uns dies, einen Schritt weiter zu gehen und festzustellen, ob diese Veränderungen über die natürliche Variabilität der jüngsten Vergangenheit hinausgehen und stattdessen durch menschliche Aktivitäten verursacht werden.“
Zurück im Dark Star-Höhlensystem wurden Langford und seine Kollegen damit beauftragt, unbekanntes Terrain zu kartieren und ein neues Basislager zu errichten. Die Expedition hatte bereits einen in einer Tiefe von 450 m aufgestellt, aber sie suchten nach einem guten Platz tiefer unter der Erde.
Sie verbrachten fünf Tage damit, Passagen zu erkunden, über neue Kammern zu stolpern und zu vermessen – mit Laserdistometern, um Messungen vorzunehmen, die dann in ein Tablet eingespeist wurden, um Karten zu erstellen. Wenn die Passagen zu eng wurden, nutzte das Team seine Ingenieurskunst, um durch den Felsen zu „knabbern“ und sie geringfügig breiter zu machen. Ihre Hartnäckigkeit zahlte sich aus und sie fanden einen Platz in 800 m Tiefe, mit einer Wasserversorgung und flach genug, um Zelte darauf aufzubauen.
Tief im Inneren des Höhlensystems gibt es kein natürliches Licht, sodass man leicht die Zeit vergessen könnte. Entdecker neigen dazu, sich an das gleiche Timing wie an der Oberfläche zu halten. Unter Tage kocht jeder für sich selbst.
Wasser steht bereit und die Höhlenforscher trinken direkt aus den Bächen in Dark Star. In Höhlensystemen anderswo muss Wasser oft abgekocht werden, um es trinkbar zu machen, da die Basislager direkt untereinander liegen können und das Wasser, das nach unten fließt, von der „Toilette“ oben verunreinigt wird.
Ein Problem in Dark Star ist die Kälte. Hypothermie ist ein Problem und kann sehr schnell zuschlagen. „Draußen kann es 20 Grad Celsius haben und drinnen fast Null“, sagt Langford. „Man muss gerüstet sein, um superschnell gegen die Kälte zu arbeiten. Und wenn man nicht arbeitet, kann einem nachts richtig kalt werden. Wenn das unterirdische Basislager voll ist – sagen wir, fünf Leute – dann ist es großartig, du bist warm. Aber wenn es nur drei Personen sind, braucht man einen guten Schlafsack.“
Für manche Menschen mag ein solches Abenteuer berauschend klingen. Für andere mag die Vorstellung, bei eisigen Temperaturen zu schlafen und sich durch enge Passagen zu winden, versteinernd klingen. Schließlich gibt es Horrorgeschichten von Höhlenforschern, die sich verirren und nie wieder gesehen werden. Kein Expeditionsmitglied hat ein solches Schicksal ereilt, wenn es sich nach Dark Star gewagt hat – oder zumindest noch nicht.
Aber Langford sagt, dass die meisten Höhlenforscher wie er sind und vor einer Expedition nie nervös werden:„Ehrlich gesagt bin ich einfach super konzentriert. Ich denke nicht an die Möglichkeit, mich zu verletzen oder zu verirren oder so etwas. Ich folge nur der Mission. Sie brauchen Kollegen, auf die Sie sich beim Erkunden verlassen können, um Ihnen zu helfen, wenn Sie in eine schwierige Situation geraten. Und Sie brauchen jemanden, mit dem Sie Ihre Erfahrungen teilen können – jemanden, mit dem Sie sich abends unterhalten können. Eine Höhlenexpedition ist ein wirklich soziales Erlebnis.“
Experten glauben, dass es in den verborgenen Tiefen von Dark Star noch viel zu erforschen und zu entdecken gibt. Vielleicht übernimmt sie eines Tages sogar den Titel der tiefsten Höhle der Welt vom jetzigen Inhaber, der 2.212 m tiefen Veryovkina-Höhle in Georgien.
Aber der größere Preis als der Weltrekord besteht darin, unschätzbare paläoklimatische Aufzeichnungen aus einer der Höhlen in der Gegend zu gewinnen. Wie Breitenbach sagt:„Wir haben noch so viele Fragen zu beantworten und Lücken in unserer Klimabilanz. Wir müssen in die Region zurückkehren, da einige Proben wichtige Zeitintervalle nicht abdecken. Das gesamte Baisun-Tau-Gebirge könnte zu einer Säule für den Wiederaufbau des Paläoklimas werden.“
In der Tat sind Paläoklimaaufzeichnungen von entscheidender Bedeutung für das Verständnis vergangener Klimaschwankungen und der Schlüssel zur Vorhersage des zukünftigen Klimawandels. Das Leben so vieler hängt davon ab.
- Dieser Artikel erschien zuerst in Ausgabe 362 des BBC Science Focus Magazine –