Mittwoch, 29. Juni 2011

Neuberechnung des Potsdamer Geoids zeigt zeitabhängige Variation der Erdanziehung

Die als „Potsdamer Schwerekartoffel“ bekannt gewordene Darstellung der irdischen Anziehungskraft erlaubt jetzt erstmals die Darstellung zeitlich veränderlicher Schweregrößen. Die jahreszeitlichen Schwankungen des Wasserhaushalts der Kontinente oder abschmelzende oder zunehmende Eismassen, also klimarelevante Größen, gehen jetzt in die Modellierung des Erdschwerefeldes ein. „EIGEN-6C“ nennt sich dieses neueste globale Schwerefeldmodell des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ. Es wurde kürzlich in Potsdam in Zusammenarbeit mit der Groupe de Recherche de Géodésie Spaciale aus Toulouse berechnet. Diesem neuen Schwerefeldmodell liegen Messungen der Satelliten LAGEOS, GRACE und GOCE zugrunde. Diese wurden mit Schweremessungen am Boden und Messwerten der Satelliten-Altimetrie kombiniert. EIGEN-6C besitzt eine räumliche Auflösung von etwa 12 Kilometern. Das ist gegenüber der letzten Ausgabe der Potsdamer Kartoffel eine vierfache Steigerung.

„Von ganz besonderer Bedeutung ist die Einbeziehung von Messungen des Satelliten GOCE, aus denen das GFZ ein eigenes Schwerefeld berechnet hat“, sagt dazu Dr. Christoph Förste, der zusammen mit seinem Kollegen Dr. Frank Flechtner die Schwerefeld-Arbeitsgruppe am GFZ leitet. Die ESA-Mission GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) wurde Mitte März 2009 gestartet und vermisst das Schwerefeld der Erde seither mit dem Verfahren der Satellitengradiometrie. „Dies ermöglicht die Vermessung der Schwerkraft in schwer zugänglichen Regionen mit bis dahin unerreichter Genauigkeit, zum Beispiel in Zentralafrika und im Himalaja“, ergänzt Dr. Flechtner. Aber auch die Vermessung des Erdschwerefeldes in den Weiten der Weltmeere lässt sich mit GOCE um ein Vielfaches genauer durchführen als mit vorangegangenen Satellitenmissionen wie dem GFZ-CHAMP und GRACE. Dies gestattet u.a. eine genauere Bestimmung der sogenannten dynamischen Meerestopographie, d.h. der Abweichung der Meeresoberfläche vom Gleichgewicht gegenüber der Schwerkraft. Diese Meerestopographie wird ganz wesentlich von Meeresströmungen bestimmt. Deshalb sind die mit GOCE-Messungen berechneten Schwerefeldmodelle von großem Interesse für die Ozeanographie und die Klimaforschung.

Neben GOCE wurden im neuen EIGEN-6C auch langjährige Messdaten der Doppelsatelliten-Mission GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) des GFZ einbezogen. GRACE ermöglicht die Bestimmung großräumiger zeitlicher Veränderungen im Schwerefeld, die etwa durch klimabedingte Massenumlagerungen auf der Erdoberfläche verursacht werden. Dazu gehören das Abschmelzen großer Gletscher in den Polargebieten und die jahreszeitlichen Schwankungen der in großen Flusssystemen gespeicherten Wassermengen. Mit GRACE bestimmte zeitliche Schwereänderungen sind im EIGEN-6C Modell enthalten. Deshalb ist die neue Potsdamer Kartoffel zum ersten Mal kein fester Körper mehr sondern eine sich zeitlich ändernde Fläche. Gerade um diese klimarelevanten Prozesse langzeitig erfassen zu können, ist eine Folgemission für die etwa 2015 endende GRACE-Mission dringend erforderlich. Ein Vergleich der verschiedenen „Potsdamer Kartoffeln“ seit 1995 zeigt die Qualitätssprünge deutlich.
http://www.gfz-potsdam.de/portal/gfz/Public+Relations/M40-Bildarchiv/Bildergalerie_Kartoffel

via Informationsdienst Wissenschaft

Alter Brocken: Gipfelgestein des höchsten Berges im Harz neu datiert

Es ist 293 Millionen Jahre alt: Das Gestein am Gipfel von Norddeutschlands höchstem Berg, dem 1141 m hohen Brocken im Harz, wurde neu datiert. Forscher der Senckenberg Naturhistorischen Sammlungen Dresden untersuchten die Blei- und Uran-Isotopenverhältnisse in Zirkonmineralen aus dem Brockengranit und konnten so das Alter des Gesteins bestimmen. Dieses Alter hat weitreichende Folgen für die geologische Interpretation des Brockens.
Ein Geologen-Team der Senckenberg Naturhistorischen Sammlungen Dresden ermittelte in Kooperation mit der Nationalparkverwaltung Harz das Gesteinsalter. Anhand des Minerals Zirkon, das häufig in Granit zu finden ist, erfolgte im Dresdener Geochronologie-Labor die Altersbestimmung. Allerdings sind die Mikrokristalle nur etwa 200 bis 250 Mikrometer groß. Sie mussten in einem aufwändigen Prozess aus dem Granit extrahiert werden. Mit einem hochmodernen Gerät analysierten die Wissenschaftler die zur Altersbestimmung nötigen Uran- und Bleiisotope. Dazu wurde ein kleiner Teil eines einzelnen Zirkons durch einen Laser verdampft und die Isotope im Zirkondampf mit einem Massenspektrometer gemessen.

Das Alter des Brockengranits lässt weitreichende neue geologische Schlussfolgerungen zu. „Die Entstehung des Brockengranits ist mit der Entstehung und dem beginnenden Zerfall des Superkontinents Pangäa in Zusammenhang zu bringen“, sagt Senckenberg-Forscher Prof. Dr. Ulf Linnemann, „und nicht etwa mit gebirgsbildenden Prozessen, wie dies bei Graniten in den Alpen oder dem Himalaya häufig der Fall war.“ Der Zerfall Pangäas führte unter anderem dazu, dass zwischen den auseinander driftenden Kontinenten der Atlantik entstand und auch heute noch größer wird. Bisher hatten Geologen die Gesteine des Harzes eher mit der sogenannten varistischen Gebirgsbildung in Verbindung gebracht, die jedoch bereits 40 Millionen Jahre früher, also ca. 330 Millionen Jahre vor heute, beendet war.

Der Brocken hat für die Teilung und Wiedervereinigung von Deutschland bis heute eine große Symbolhaftigkeit. Am Fuß des Brockens verlief die innerdeutsche Grenze – heute liegt der Berg im sogenannten „Grünen Band“ und mitten im Nationalpark Harz.

via Informationsdienst Wissenschaft

Manchmal verstehe ich Umfragen nicht

Da gibt es eine kleine Umfrage zu einem Forschungsprojekt der Universität Mannheim, der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster, der Freien Universität Berlin sowie des Forschungszentrums Jülich. Und ich scheitere schon an der ersten Frage: Sind Wissenschaftler etwa keine Praktiker? Oder soll hier auf das alte Klischee von den theoretisierenden Eierköppen angespielt werden?

Irgendwie fühle ich mich außer Stande, diese Frage mit mit gutem Gewissen zu beantworten, da schon die Voraussetzungen zu der Frage falsch sind. Wissenschaftler sind Praktiker, also sind ihre Expertisen das berufliche Erfahrungswissen von Praktikern. Bedauerlich, dass anscheinend selbst Wissenschaftler in ihren Umfragen das alte Klischee am leben erhalten.

Dienstag, 28. Juni 2011

Wie schnell kann ein Wanderfalke sein?

Wanderfalken sind wohl, was pure Geschwindigkeit angeht, die schnellsten Vögel unter der Sonne. Es hat uns Menschen schon immer fasziniert, mit welcher Wucht sie sich auf ihre Beute stürzen. Aber wo ihre Grenze dabei liegt, das ist bislang noch nicht genau bekannt. Hier ist ein Versucht zu beobachten, die Frage zu beantworten. Skydiving mit Falke.

Milky Way's Twin - Sixty Symbols

Sonntag, 26. Juni 2011

Ein Thermometer für Dinosaurier

Kleine Köpfe, große Körper und langsamer Stoffwechsel – wenn von Dinosauriern die Rede ist, drängt sich der Eindruck von dumpfen, trägen und wechselwarmen Giganten auf. Doch dieses Bild scheint zu trügen: Bei den vor 65 Millionen Jahren ausgestorbenen Riesenechsen könnte es sich um Hochleistungsmodelle der Evolution gehandelt haben. Forscher der Universität Bonn haben nun zusammen mit Kollegen aus den USA die Körpertemperatur für einige große pflanzenfressende Dinosaurier auf 36 bis 38 Grad bestimmt.
„Ursprünglich wurden die Dinosaurier als wechselwarme Tiere angesehen, weil sie wie Eidechsen oder Krokodile zu den Reptilien zählen“, sagt der Bonner Geochemiker Dr. Thomas Tütken vom Steinmann-Institut der Universität Bonn. Bei ihnen hängt die Körpertemperatur von der Umgebungstemperatur ab. „Nach einer kalten Nacht sind die heutigen Reptilien deshalb nur sehr eingeschränkt bewegungsfähig und ihre Aktivität ist dann begrenzt“, sagt der Wissenschaftler. Im Gegensatz dazu können warmblütige Tiere, wie Säugetiere oder Vögel, ihre Körpertemperatur durch Verbrennung von Nahrung konstant halten. Verfügten die Dinosaurier auch über eine solche aktive „Heizung“? Ein gleichwarmer Organismus ist mit einem Rennwagen vergleichbar, der zwar sehr leistungsstark ist, dafür aber auch ordentlich „Sprit“ schluckt. Ein wechselwarmes Tier startet dagegen im Kaltbetrieb deutlich langsamer, braucht aber auch nur rund ein Zehntel der Energie eines gleichwarmen Tieres.

Die Bonner Forscher haben mit Kollegen aus den USA eine Methode entwickelt, wie sich durch Analysen des Zahnschmelzes die absolute Körpertemperatur der Dinosaurier wie mit einem Thermometer bestimmen lässt. „Die ursprüngliche chemische Zusammensetzung des Zahnschmelzes ist deutlich besser erhalten als die von Knochen der Dinosaurier“, sagt Tütken. Der Schmelz enthält einen gewissen Anteil an Karbonat, einer Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff. Von beiden Elementen gibt es eine schwerere und eine leichtere Variante, die Isotope genannt werden. „Wie häufig die beiden schweren Isotope des Kohlenstoffs (13C) und des Sauerstoffs (18O) im Dinosaurierzahn eine 13C-18O-Verbindung eingehen, hängt von der Mineralbildungstemperatur ab“, berichtet der Geochemiker. Je wärmer es bei der Bildung des Zahnschmelzes war, desto seltener gehen die beiden schwereren Isotope eine Bindung ein. „Diesen Zusammenhang nutzen wir für das Thermometer, mit dem wir die Körpertemperatur auf etwa zwei Grad genau bestimmen können“, erklärt Tütken.

Mittels dieses chemischen Thermometers untersuchten die Wissenschaftler Zähne von verschiedenen Dinosauriern, dem bis zu 20 Meter langen und bis zu 15 Tonnen schweren Camarasaurus und dem Brachiosaurus, der sogar bis 23 Meter lang und rund 40 Tonnen schwer wurde. Die beiden zu den pflanzenfressenden Sauropoden gehörenden Riesenechsen lebten vor rund 150 Millionen Jahren in der Jurazeit. „Vom Camarasaurus haben wir dreizehn Zähne und vom Brachiosaurus drei untersucht“, sagt der Bonner Forscher. Allerdings waren nur sieben so gut erhalten, dass die Analysen als aussagekräftig gelten.

Die schwereren Varianten des Kohlenstoffs und des Sauerstoffs sind nur zu einem sehr geringen Teil im Zahnschmelz enthalten – im Schnitt nur in 45 von einer Million Teilen. „Deshalb benötigten wir pro Messung jeweils etwas mehr als ein Zehntel Gramm Zahnschmelz, der bei Dinosaurierzähnen oft deutlich dünner als ein Millimeter ist“, berichtet Tütken. Die Dinosaurier hatten durchaus größere Zähne vom Ausmaß bis zu mehreren Zentimetern. „Da sie nicht kauten, sondern die Nahrung nur abbissen, wurden die Zähne permanent - teilweise sogar im Monatsrhythmus - erneuert, so wie es heutige Reptilien auch noch tun“, erläutert der Bonner Forscher.

Die Körpertemperatur der Dinosaurier lag bei 36 bis 38 Grad

Die Analysen des Zahnschmelzes ergaben beim Camarasaurus aus den USA eine Körpertemperatur von rund 36 Grad und beim Brachiosaurus aus Tansania etwa 38 Grad. „Mit unserer Methode haben wir am Zahnschmelz von Dinosaurierfossilien erstmals die Körpertemperatur der Riesenechsen bestimmen können“, erklärt der Bonner Forscher. In einer vorhergehenden Studie hatten die Wissenschaftler das chemische Thermometer bereits an fossilen Zähnen von 30.000 Jahre alten Mammuts erfolgreich angewendet. „Mit den Dinosaurierzähnen haben wir nun die Zeitskala auf 150 Millionen Jahre erheblich ausgedehnt“, sagt Tütken.

Die Frage, ob die Dinosaurier gleichwarme Tiere waren, ist noch nicht endgültig gelöst. „Unsere Daten geben klare Hinweise darauf, dass die Körpertemperatur deutlich höher und stabiler als die Umgebungstemperatur war“, sagt Tütken. Allerdings könnte dies auch mit der schieren Größe der Riesenechsen zusammenhängen, weil eine große Körpermasse auch sehr gut die Temperatur konstant hält. Die Wissenschaftler wollen nun die Körpertemperatur von kleineren Dinosauriern untersuchen, weil sie die Wärme aufgrund ihrer im Vergleich zum Körpervolumen großen Körperoberfläche nicht so gut speichern konnten. Würden diese ähnlich hohe Körpertemperaturen wie warmblütige Tiere zeigen, wäre das ein eindeutiger Hinweis auf deren Warmblütigkeit.

Publikation: Robert A. Eagle, Thomas Tütken, Taylor S. Martin, Aradhna K. Tripati, Henry C. Fricke, Melissa Connely, Richard L. Cifelli and John M. Eiler: „Dinosaur Body Temperatures Determined from Isotopic (13C-18O) Ordering in Fossil Biominerals“, Science, 23 June 2011 (10.1126/science.1206196)

via Informationsdienst Wissenschaft

Sonntag, 19. Juni 2011

Was tun, wenn ein Velocirapror angreift...

Es soll ja immer mal wieder vorkommen, besonders auf gewissen tropischen Inseln, auf denen verrückte amerikanische Milliardäre Freizeitparks einrichten wollen. Plötzlich steht man einem hungrigen Velociraptor gegenüber. Wobei das eigentlich doppelt gemoppelt ist; Velociraptoren sind nämlich immer hungrig. Und da ist dann guter rat teuer. Zum Glück gibt es da die American Society for Velociraptor Attack Prevention. Und, man möchte es kaum glauben, der Juni wurde zum National Velociraptor Awareness Month ausgerufen. Da haben wir dann aber nochmal Glück gehabt, oder?

Via Spotts vom Geoversum
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