„In der Arktis fühle ich mich lebendig“ Warum Doktorandin Emma Cameron gerne unter Extrembedingungen arbeitet

Viele Menschen verfluchen die kalte Jahreszeit. Emma Cameron hingegen genießt sie so sehr, dass die Doktorandin des Instituts für Geosysteme und Bioindikation der Technischen Universität Braunschweig regelmäßig zu Expeditionen in die kanadische Arktis aufbricht. Weder Frostbeulen noch ausfallende Geräte halten sie davon ab, Sedimentproben im Eis zu nehmen.

März 2025, Mackenzie-Delta, kanadische Arktis: Emma Cameron steht in der Mitte eines zugefrorenen Sees, vor sich ein Loch im Eis. Langsam lässt sie ein Seil aus ihrer Hand in das dunkle Wasser gleiten – und mit ihm ein schweres Gerät, einen Sedimentkernbohrer. Ähnlich wie ein Bohrer in eine poröse Wand dringt er immer tiefer in den Grund des Sees.

Emma Cameron mit einem Sedimentkern kurz nach der Probenentnahme. Bildnachweis: Moritz Langer/Vrije Universiteit Amsterdam.

In einem Rohr sammelt sich das Sediment Schicht für Schicht. Wenn der Bohrer tief genug sitzt, zieht Cameron ihn mit ganzer Kraft nach oben. Dabei schließt sich eine Klappe am oberen Ende des Rohrs, ein Unterdruck entsteht. So bleibt der Sedimentkern intakt – allerdings nur, bis er die Wasseroberfläche durchbricht.

Damit die Probe nicht verloren geht, greift Cameron zu einer ungewöhnlichen Methode: Sie steckt ihre bloßen Hände ins Wasser und verschließt das Rohr mit einem Deckel. „Das Wasser ist mit etwa ein Grad Celsius gar nicht das größte Problem“, erzählt sie. „Die Luft hat minus 40 Grad. Wenn ich die Hände aus dem See ziehe, sehe ich, wie das Wasser auf der Haut innerhalb von Sekunden gefriert.“ Sobald der Bohrer aus dem See gezogen wird, muss daher alles schnell gehen. Erst wenn die Probe gesichert ist, schlüpft die Wissenschaftlerin in vorbereitete Handschuhe mit Wärmepads.

Zurück im vergleichsweise warmen Braunschweig berichtet die Doktorandin des Instituts für Geosysteme und Bioindikation so von den Probeentnahmen am Grund arktischer Seen. Für sie sind die Sedimentkerne mehr Schatz als Schlamm – sie sind Archive der Umweltgeschichte der Arktis.

Eine Zeitreise in das Klima der Vergangenheit

Im Labor an der TU Braunschweig analysiert Cameron die Überreste von kleinen Tieren und Algen, die im Sediment zurückbleiben und Hinweise auf Salz- und Eisbedingungen geben können. Außerdem möchte sie wissen, welche chemischen Substanzen sich im Sediment befinden – insbesondere Rückstände aus früheren Probebohrungen nach Öl und Gas. Denn in der kanadischen Arktis wurde im letzten Jahrhundert jahrzehntelang nach entsprechenden Vorkommen gesucht. Die dabei entstandenen Abfallprodukte lagern bis heute in Gruben im Permafrost, in sogenannten Bohrschlammsümpfen. „Da der Klimawandel in der Arktis schneller ist als woanders, taut der Permafrost auf und die giftigen Bohrfluide gelangen möglicherweise in nahe gelegene Gewässer“, erklärt Cameron.

Am Institut für Geologie und Bioindikation untersucht Emma Cameron, wie sich die Umwelt arktischer Seen in den letzten hundert Jahren verändert hat. Bildnachweis: Kristina Rottig/TU Braunschweig.

Die möglichen Folgen dieser Veränderungen sorgen im Mackenzie-Delta für wachsende Sorgen: Wird der Boden unter ihren Füßen instabil, wenn der Permafrost auftaut? Bewegen sich die Rückstände aus den Bohrschlammsümpfen bereits in Richtung der Seen? Um diese Vorgänge besser zu verstehen und wissenschaftlich einzuordnen, ist Cameron Teil des europäischen Forschungsverbunds „ThinIce“ . Gemeinsam mit Geochemiker*innen, Geophysiker*innen, Hydrolog*innen und Mikrobiolog*innen ist sie regelmäßig auf vierwöchigen Expeditionen in der Arktis.

In der Arktis ist Improvisation Alltag

Dort arbeiten sie eng mit der arktischen Gemeinschaft zusammen. Davon profitieren beide Seiten gleichermaßen. „Als mein GPS durch die Kälte ausfiel, hätte ich mich in der unendlichen weißen, flachen Landschaft ohne die einheimischen Kolleg*innen nicht orientieren können“, erinnert sich Cameron. Eine gezielte Probenentnahme wäre ohne diese Unterstützung kaum möglich gewesen. Außerdem hätten die Wissenschaftler*innen nicht halb so viele Wildtiere gesehen.

All das ist nur möglich, weil Cameron und der Rest des „ThinIce“-Teams bereit sind, unter Bedingungen zu arbeiten, die weit über den normalen Forschungsalltag hinausgehen. Die extremen Temperaturen, die Fülle unbeantworteter Forschungsfragen und die Unvorhersehbarkeit jedes Tages faszinieren sie. „Man braucht immer einen Plan B und meistens auch einen Plan C“, erzählt die Doktorandin. Als etwa ihr ursprünglicher Kernbohrer einfror, baute sie mit einem Kollegen kurzerhand eine Alternative aus Sanitärrohren aus dem lokalen Baumarkt. Die Methode funktionierte überraschend zuverlässig. „Bei minus 40 Grad ist unsere Technologie manchmal einfach nicht nutzbar“, sagt Cameron. „Dann muss man kreativ werden.“

Das ThinIce-Team zusammen mit den einheimischen Kolleg*innen. Von links nach rechts: Aaron Förderer (RWTH Aachen), Frederieke Miesner (Alfred-Wegener-Institut), Emma Cameron (TU Braunschweig), Mehriban Aliyeva (Alfred-Wegener-Institut), Benjamin Banaskiewicz (Alfred-Wegener-Institut), zwei Mitglieder des Jäger- und Fallenstellerkomitee der indigenen Gemeinschaft, Moritz Langer (Vrije Universiteit Amsterdam). Bildnachweis: ThinIce.

Aus der Luft lässt sich gut erkennen, wie viele Seen das Mackenzie Delta prägen. Bildnachweis: Emma Cameron/TU Braunschweig.

Die Ausrüstung der Forschenden wird mit einem von einem Schlitten zwischen den verschiedenen Standorten transportiert – gezogen von einem Schneemobil. Bildnachweis: Emma Cameron/TU Braunschweig.

Bei -40 Grad Celsius fror Camerons eigentlicher Sedimentkernbohrer ein. Die Lösung: Ein selbstgebauter Ersatz mit Materialien aus dem lokalen Baumarkt. Neben Cameron steht der einheimische Wildtierbeobachter Miles Dillon. Bildnachweis: Moritz Langer/Vrije Universiteit Amsterdam.

Probenentnahme mit dem improvisierten Kernbohrer. Bildnachweis: Emma Cameron/TU Braunschweig.

Emma Cameron vor dem berühmten Schild am Arktischen Ozean in Tuktoyaktuk, Nordwest-Territorien. Bildnachweis: Mehriban Aliyeva/Alfred-Wegener-Institut.

Direkt vor ihrer Unterkunft konnte das „ThinIce"-Team Nordlichter beobachten. Bildnachweis: Emma Cameron/TU Braunschweig.

Zahlreiche Sedimentkerne warten darauf, an der TU Braunschweig analysiert zu werden. Bildnachweis: Emma Cameron/TU Braunschweig.

Eine extra Portion Verantwortung

Noch befindet sich das Projekt in einer frühen Phase. Konkrete Aussagen über Auswirkungen auf die Umwelt sind deshalb noch nicht möglich. Erste physische Hinweise deuten jedoch darauf hin, dass die Bohrschlammsümpfe absinken und sich potenzielle Fließwege in Richtung der Seen bilden könnten.

Langfristig soll die Forschung helfen, Risiken besser einzuschätzen und Prioritäten für ein gezieltes Umweltmonitoring zu setzen – insbesondere für die Menschen, die seit Generationen in der Region leben.

Genau darin sieht Cameron ihre Motivation: „Es geht um das Gesamtbild: Was passiert mit den Seen, auf die die lokalen Gemeinschaften angewiesen sind? Das gibt dem ganzen Projekt eine extra Portion Verantwortung.“ An der TU Braunschweig warten zahlreiche Sedimentkerne auf ihre Auswertung. Doch eines steht bereits fest: Die Expedition war nicht ihr letzter Aufenthalt in der Arktis.