Die Drake-Passage ist jedoch weit mehr als eine raue Schiffsroute. Aus Sicht der Geowissenschaften ist sie eines der wichtigsten Tore des Weltozeans. Ihre Öffnung vor mehreren Dutzend Millionen Jahren gilt vielen Forschenden als Mitauslöser dafür, dass sich ein einst bewaldeter Südkontinent in den Eispanzer verwandelte, den wir heute kennen.

Wer die Passage an Bord eines Expeditionsschiffs überquert, etwa auf Antarktis-Reisen von Poseidon Expeditions, kreuzt dabei eine der stärksten Kräfte im Klimasystem der Erde: den Antarktischen Zirkumpolarstrom. Er umrundet den Südkontinent ohne Unterbrechung, schirmt ihn thermisch vom Rest des Planeten ab und sorgt zugleich dafür, dass der Seegang zwischen Südamerika und der Antarktischen Halbinsel so berüchtigt ist. Die Vereisung der Antarktis und die Wellen, die Reisende dort erleben, gehen auf dasselbe geologische Ereignis zurück.

Als Südamerika und die Antarktis sich trennten

Bis weit ins Erdmittelalter hinein bildeten Südamerika, Afrika, Indien, Australien und die Antarktis den Großkontinent Gondwana. Sein Zerfall verlief über mehr als hundert Millionen Jahre, und die Verbindung zwischen der Südspitze Südamerikas und der Antarktischen Halbinsel hielt am längsten. Beide Landmassen waren über eine gebogene Brücke aus kontinentaler Kruste verbunden, deren Reste heute als Scotia-Bogen über den Meeresboden ziehen: Südgeorgien, die Südlichen Sandwichinseln, die Südorkneyinseln.

Zwischen diesen Bruchstücken entstand ab dem mittleren Eozän ein eigenes Krustenstück, die Scotia-Platte. Sie dehnte sich nach Osten aus, während Südamerika und die Antarktis auseinanderdrifteten. An mehreren Spreizungszonen wuchs neuer Ozeanboden nach, die Landbrücke zerbrach in einzelne Blöcke, und zwischen ihnen öffnete sich zunächst eine flache Meeresstraße. Erst als diese Straße tief genug wurde, konnte Wasser aus großen Tiefen ungehindert hindurchströmen.

Wann genau das geschah, ist bis heute umstritten. Die Schätzungen in der Fachliteratur reichen von etwa 49 bis 17 Millionen Jahren vor heute. Das Problem liegt im Untersuchungsobjekt selbst: Der Boden der Scotia-See ist geologisch jung, ältere Kruste wurde teilweise wieder verschluckt, und eindeutige Marken fehlen. Hinweise liefern deshalb indirekte Archive. Neodym-Isotope in fossilen Fischzähnen aus Bohrkernen etwa zeigen an, wann sich pazifisches und atlantisches Tiefenwasser erstmals vermischten. Diese Daten sprechen für eine erste Öffnung vor rund 41 Millionen Jahren, während ein tiefer, vollständig durchströmter Korridor eher vor 34 bis 30 Millionen Jahren entstand.

Die stärkste Meeresströmung der Erde entsteht

Mit dem Durchbruch war eine Bedingung erfüllt, die es sonst nirgends auf der Erde gibt: ein Breitenband, in dem Wasser den Globus umrunden kann, ohne auf eine Landmasse zu treffen. Genau das tut der Antarktische Zirkumpolarstrom. Er fließt von West nach Ost um den gesamten Kontinent und verbindet dabei Atlantik, Pazifik und Indischen Ozean zu einem einzigen Kreislauf.

Seine Transportleistung wird in Sverdrup gemessen, wobei ein Sverdrup einer Million Kubikmeter pro Sekunde entspricht. Alle Flüsse der Erde zusammen kommen auf etwa 1,2 Sverdrup. Für den Zirkumpolarstrom galt lange ein Wert von rund 134 Sverdrup, gemessen in der Drake-Passage, weil die Meeresstraße die schmalste Stelle des gesamten Stromsystems ist und sich dort am besten vermessen lässt. Neuere Messreihen mit verankerten Strömungsmessern und Drucksensoren am Meeresboden kamen auf etwa 173 Sverdrup. Die Differenz erklärt sich vor allem daraus, dass ältere Berechnungen die bodennahen Anteile der Strömung unterschätzten. Selbst mit dem konservativen Wert bewegt der Zirkumpolarstrom mehr Wasser als jede andere Meeresströmung des Planeten.

Der Strom ist dabei kein gleichmäßiges Band, sondern gliedert sich in mehrere Fronten, an denen sich Wassermassen unterschiedlicher Herkunft treffen. Die bekannteste ist die Polarfront, früher als Antarktische Konvergenz bezeichnet. Innerhalb weniger Kilometer fällt die Oberflächentemperatur dort um mehrere Grad ab. Diese Front ist zugleich eine ökologische Grenze: Nördlich von ihr herrscht subantarktisches Leben vor, südlich davon beginnt das Reich von Krill, Pinguinen und Robben. Wer sie an Bord passiert, bemerkt den Wechsel oft am Nebel, an der Luft und an den Seevögeln, die das Schiff begleiten.

Der Sprung ins Eishaus an der Eozän-Oligozän-Grenze

Vor etwa 34 Millionen Jahren vollzog das Erdklima einen seiner markantesten Umbrüche. Sauerstoffisotope in den Kalkschalen fossiler Foraminiferen dokumentieren einen abrupten Sprung, den Fachleute als Oi-1 bezeichnen. Er markiert den Aufbau großer, dauerhafter Eismassen auf der Antarktis. Innerhalb weniger hunderttausend Jahre, geologisch gesehen also nahezu schlagartig, sank der Meeresspiegel um mehrere Dutzend Meter, die Tiefsee kühlte ab, und der Planet wechselte vom sogenannten Treibhaus- in den Eishauszustand.

Vor diesem Umbruch war die Antarktis kein weißer Kontinent. Fossile Pollen, Blätter und Hölzer belegen Wälder mit Südbuchen und Nadelbäumen, in denen zeitweise sogar Beuteltiere lebten. Der Kontinent lag bereits in polarer Lage, doch das Klima blieb mild, weil warme Wassermassen aus niederen Breiten bis an seine Küsten gelangten.

Meerestor oder Treibhausgas? Ein Streit, der bis heute anhält

Die klassische Erklärung für den Umbruch stammt aus den 1970er Jahren und ist als Hypothese der thermischen Isolation bekannt. Ihr Kern: Sobald die Drake-Passage und die Tasmanische Pforte zwischen Australien und der Antarktis offen waren, konnte sich der Zirkumpolarstrom ausbilden. Er lenkte warme Meeresströmungen ab, die zuvor Wärme nach Süden transportiert hatten, und schnitt die Antarktis gleichsam vom Wärmenachschub ab. Die Folge war Abkühlung und Vereisung.

Diese Deutung ist in den vergangenen zwei Jahrzehnten unter Druck geraten. Klimamodelle, die den Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre schrittweise absenken, erzeugen den Sprung zur Vereisung auch ohne jede Veränderung der Meerestore. Entscheidend ist in diesen Rechnungen ein Schwellenwert von etwa dem Drei- bis Vierfachen des vorindustriellen Kohlendioxidgehalts. Wird er unterschritten, kippt das System: Erste Gletscher bilden sich im Hochland, ihre helle Oberfläche reflektiert Sonnenlicht, die Abkühlung verstärkt sich selbst, und die Eiskappen wachsen zusammen. Geochemische Rekonstruktionen zeigen tatsächlich einen deutlichen Rückgang des atmosphärischen Kohlendioxids im späten Eozän.

Hinzu kommt ein Zeitproblem. Wenn die entscheidende Vertiefung der Drake-Passage erst nach dem Oi-1-Ereignis erfolgte, kann sie dessen Ursache nicht gewesen sein. Genau darüber wird weiter gestritten, denn die Datierungen sind unsicher genug, um beide Reihenfolgen zuzulassen.

Der heutige Forschungsstand läuft auf eine Kombination hinaus. Der sinkende Kohlendioxidgehalt gilt als notwendige Bedingung, die das System an die Schwelle brachte. Die Öffnung der Meerestore veränderte die Ozeanzirkulation und wirkte als Verstärker, der die Vereisung stabilisierte und den Kontinent anschließend im kalten Zustand hielt. Die Drake-Passage war damit vermutlich nicht der Auslöser, aber sie erklärt, warum die Antarktis seit 34 Millionen Jahren vereist geblieben ist, während die Nordhalbkugel weit länger eisfrei war.

Warum die Drake-Passage das stürmischste Seegebiet der Erde ist

Dieselbe Geografie, die den Zirkumpolarstrom ermöglicht, macht die Region auch für die Schifffahrt anspruchsvoll. Zwischen etwa 50 und 60 Grad südlicher Breite gibt es außer der Südspitze Südamerikas kaum Land. Die Westwinde können deshalb ungebremst um den Globus laufen und über tausende Kilometer Anlauf Energie an die Wasseroberfläche abgeben. Seeleute nennen diese Breiten seit dem Zeitalter der Segelschifffahrt Roaring Forties, Furious Fifties und Screaming Sixties.

Zur langen Anlaufstrecke kommt die Topografie des Meeresbodens. Die Drake-Passage ist mehrere tausend Meter tief, wird aber von Rücken und Bruchzonen durchzogen, an denen die Strömung aufsteigen und beschleunigen muss. Trifft eine starke Strömung auf Wind aus entgegengesetzter Richtung, werden die Wellen kürzer und steiler. Genau diese Kombination erzeugt den Seegang, für den die Passage bekannt ist.

In der Praxis ist die Überfahrt weniger berechenbar, als ihr Ruf vermuten lässt. Für die rund 1.000 Kilometer zwischen Feuerland und der Antarktischen Halbinsel benötigen Expeditionsschiffe etwa zwei Tage. Unter Reisenden und Besatzungen hat sich dafür ein Begriffspaar eingebürgert: Drake Lake für eine ruhige Überfahrt bei spiegelglatter See, Drake Shake für die andere Variante. Beides kommt vor, und moderne Expeditionsschiffe mit Stabilisatoren dämpfen die Bewegung deutlich stärker als die Segler und Walfänger, die diese Route im 19. Jahrhundert befuhren.

Der Zirkumpolarstrom als Regler des globalen Klimas

Das wissenschaftliche Interesse an der Region beschränkt sich längst nicht auf die Erdgeschichte. Der Südliche Ozean nimmt einen überproportional großen Anteil der zusätzlichen Wärme und des zusätzlichen Kohlendioxids auf, die der Mensch in das Klimasystem einbringt. Der Grund liegt in der besonderen Zirkulation: Entlang des Zirkumpolarstroms steigt altes Tiefenwasser an die Oberfläche, tauscht dort Gase und Wärme mit der Atmosphäre aus und sinkt in veränderter Form wieder ab. Der Südliche Ozean ist damit einer der wenigen Orte, an denen die tiefe Ozeanzirkulation direkten Kontakt zur Atmosphäre hat.

Messungen der vergangenen Jahrzehnte zeigen, dass sich das Wasser des Zirkumpolarstroms erwärmt und die Fronten sich polwärts verschieben. Modellrechnungen deuten zudem darauf hin, dass die Strömung sich abschwächen könnte, wenn durch schmelzendes Eis große Mengen Süßwasser eingetragen werden und die Dichteunterschiede zwischen den Wassermassen kleiner werden. Die Folgen wären erheblich, denn eine veränderte Zirkulation beeinflusst, wie viel warmes Tiefenwasser unter die Schelfeise der Antarktis gelangt. Dort entscheidet sich, wie schnell der Eispanzer an Masse verliert und wie stark der Meeresspiegel weltweit steigt.

Diese Zusammenhänge zu quantifizieren ist schwierig, weil es an Daten fehlt. Der Südliche Ozean ist weit entfernt, rau und im Winter über weite Strecken unzugänglich. Forschungsschiffe sind teuer und selten, autonome Messbojen liefern zwar dauerhaft Profile, decken aber nicht alle Parameter ab. Vor allem biologische Größen wie Artenverteilung oder Planktonzusammensetzung lassen sich nur schwer automatisiert erfassen.

Warum Expeditionsschiffe zu Datenlieferanten geworden sind

An dieser Stelle hat sich in den vergangenen Jahren eine Zusammenarbeit entwickelt, die es so vorher nicht gab. Zwischen November und Februar verkehren regelmäßig Expeditionsschiffe in der Antarktis, und sie fahren dorthin, wo Forschungsschiffe selten hinkommen: in flache Buchten, entlang von Gletscherfronten, in Fjorde der Antarktischen Halbinsel. Mehrere Projekte nutzen diese Präsenz systematisch.

Das Projekt FjordPhyto etwa lässt Gäste unter Anleitung Wasserproben nehmen, die anschließend in Laboren auf Phytoplankton untersucht werden. So entsteht eine Zeitreihe darüber, wie das schmelzende Gletscherwasser die Basis des antarktischen Nahrungsnetzes verändert. Die Plattform Happywhale wertet Fotografien von Walfluken aus, die auf Ausfahrten entstehen. Da jede Fluke ein individuelles Muster trägt, lassen sich einzelne Tiere über Jahre und über Ozeanbecken hinweg wiedererkennen, was Rückschlüsse auf Wanderrouten und Bestandserholung erlaubt. Hinzu kommen Wolkenbeobachtungen zur Validierung von Satellitendaten, Sichttiefenmessungen mit der Secchi-Scheibe und standardisierte Seevogelzählungen.

Für die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ist der Gewinn nicht nur das zusätzliche Datenvolumen, sondern die räumliche und zeitliche Abdeckung. Viele Betreiber sind in der International Association of Antarctica Tour Operators organisiert, die seit 1991 verbindliche Regeln für Landgänge, Abstände zu Tieren und Gruppengrößen festlegt. Expeditionsschiffe führen zudem in der Regel Fachleute aus Meeresbiologie, Glaziologie oder Ornithologie an Bord mit, die die Beobachtungen einordnen.

Damit schließt sich der Kreis zur Geologie. Die Meeresstraße, die vor Dutzenden Millionen Jahren den Weg für den Zirkumpolarstrom freigab und die Antarktis in einen Eiskontinent verwandelte, ist heute die Route, über die ein Teil der Daten kommt, mit denen die Zukunft genau dieses Eiskontinents berechnet wird.

Häufige Fragen zur Drake-Passage

Wie breit ist die Drake-Passage?

Die Meeresstraße zwischen Kap Hoorn und den Südlichen Shetlandinseln ist an ihrer schmalsten Stelle rund 800 Kilometer breit. Sie ist damit die engste Stelle im gesamten Verlauf des Antarktischen Zirkumpolarstroms.

Wann öffnete sich die Drake-Passage?

Die Angaben schwanken zwischen etwa 49 und 17 Millionen Jahren vor heute. Als wahrscheinlich gilt eine erste flache Öffnung vor rund 41 Millionen Jahren und ein tiefer, vollständig durchströmter Korridor vor etwa 34 bis 30 Millionen Jahren.

Wie stark ist der Antarktische Zirkumpolarstrom?

Ältere Berechnungen ergaben einen Transport von etwa 134 Sverdrup, neuere Messungen am Meeresboden kommen auf rund 173 Sverdrup. Ein Sverdrup entspricht einer Million Kubikmeter pro Sekunde. Der Zirkumpolarstrom ist damit die transportstärkste Meeresströmung der Erde.

Warum ist die Drake-Passage so stürmisch?

In diesen Breiten fehlt Land, das die Westwinde bremsen könnte. Die Winde laufen ungehindert um den Globus und bauen über tausende Kilometer hohen Seegang auf. Trifft dieser auf die entgegengesetzte Strömung und auf Rücken am Meeresboden, werden die Wellen kürzer und steiler.

Wie lange dauert die Überquerung mit dem Schiff?

Expeditionsschiffe benötigen für die rund 1.000 Kilometer zwischen Feuerland und der Antarktischen Halbinsel etwa zwei Tage je Richtung. Die Bedingungen reichen von spiegelglatter See bis zu schwerem Seegang.

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