Kein Klimaforscher zweifelt daran, dass wir uns durch den immerzu ansteigenden Kohlendioxidausstoß ein globales Treibhaus errichten und die Folgen vielerorts katastrophal sein werden. Weit weniger klar ist aber, ob das Treibhausgas Kohlendioxid - ohne das Dazutun des Menschen - wirklich Ursache für den Temperaturanstieg ist oder ob die Kohlendioxidkonzentrationen ansteigen, weil es wärmer wird.

In den vielen Klimaarchiven der Erde ist dies schwierig zu erkunden, weil beide Effekte - zum Beispiel die Erwärmung nach einer Eiszeit und der Kohlendioxidanstieg in der Atmosphäre - zeitlich so eng beieinander liegen. Zudem führt eine Erwärmung, egal wie sie zustande kommt, von sich aus zu höheren Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre - etwa, weil sich die Meere erwärmen und weniger Kohlendioxid zu lösen vermögen. Die Frage lautet also: Was war zuerst da, das Huhn oder das Ei?

Schon vor einiger Zeit schöpften Forscher den Verdacht, der Kohlendioxidanstieg sei lediglich Folge einer Erwärmung - und nicht umgekehrt. So nahm die Zahl der Spaltöffnungen von in Mooren konservierten Birkenblättern erst eine ganze Weile nach dem Ende der letzten Eiszeit ab. Und das ist ein Zeichen dafür, dass auch die Kohlendioxidkonzentrationen erst infolge der Erwärmung anstiegen. Denn je mehr Kohlendioxid den Pflanzen zur Atmung zur Verfügung steht, umso weniger Spalt-, also Atemöffnungen, benötigen sie.

Ähnlich untrüglich wie alte Pflanzenblätter sind auch die Gaseinschlüsse im Eis der Antarktis. In ihnen ist nicht nur der CO₂-Gehalt dokumentiert, sondern auch die Temperaturentwicklung. Allerdings ist bei solchen Daten Vorsicht geboten: Die Kerne reichen zeitlich weit über die letzte Eiszeit hinaus, und die tiefen Eisschichten sind mittlerweile so eng zusammengepresst, dass eine zeitlich hoch aufgelöste Beprobung schwierig ist.

Nicolas Caillon vom Institut Pierre Simon Laplace in Gif sur Yvette und seine Kollegen haben sich nun den berühmten Vostok-Eiskern vorgenommen, der aus der mächtigen Eisdecke über dem geheimnisvollen Vostok-See entnommen wurde. Er reicht über drei Kilometer in die Tiefe und einige hunderttausend Jahre in die Vergangenheit. In rund 2800 Metern Tiefe vermochten die Forscher Gasproben zu entnehmen, die 240 000 Jahre alt sind und sich bis auf plus/minus 20 Jahre genau einordnen ließen. Damals war eine harsche Eiszeit zu Ende gegangen, und das zeigt sich deutlich in den Kurven bestimmter Isotopenverhältnisse.

Unterschiedlich schwere Atome ein und desselben Elements spiegeln den Temperaturverlauf aufgrund ihrer so genannten Fraktionierung wider. Ist es kalt, verdunstet über den Meeren vor allem das leichte Isotop. Ziehen die Wolken sodann über Land und regnen dort ab, wird also der Niederschlag - in diesem Fall der antarktische Schnee - einen relativ geringen Anteil des schweren Isotops enthalten. Wird es indes wärmer, steigt dieser Anteil, weil aufgrund der höheren Verdunstungsenergie mehr schwere Isotope verdunsten können.

Die Daten aus dem Vostok-Kern zeigten nicht nur, dass sowohl die Isotopen des Wasserstoffs als auch die des Argons den Temperaturanstieg nach jener Eiszeit präzise widerspiegeln, die hohe zeitliche Auflösung offenbarte auch, dass in den winzigen Gasblasen erst rund 800 Jahre später auch die Kohlendioxidkonzentrationen anstiegen.

Somit endete die Eiszeit also, weil die Temperaturen kletterten – und zwar ohne, dass dies durch einen Treibhauseffekt geschah. Vielmehr vermuten die Forscher winzige Veränderungen der Erdbahn als Ursache für ein winziges bisschen mehr Sonnenenergie. Verstärkt wurde die Erwärmung dann aber dramatisch durch den Anstieg des CO₂-Gehalts in der Atmosphäre - ganz genau so, wie wir es tagtäglich durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe tun.