Sonntag, 30. Dezember 2012

Dienstag, 18. Dezember 2012

Beyond 2012: NASA Seeks to Debunk Doomsday Prophecy

Die Erde als Kunstwerk

Bei der NASA gibt es jetzt ein Buch mit Satellitenbildern der Erde als pdf zum herunterladen. Absolut sehenswert.

http://www.nasa.gov/connect/ebooks/earth_art_detail.html

Geologische Karten online


Digitale geologische Karten online! Erstaunlich viele gebiete der Welt sind bereits zu bekommen.
http://portal.onegeology.org/


Montag, 17. Dezember 2012

Freitag, 14. Dezember 2012

Unstatistik des Monats: Mineralöl in Adventskalendern

Die Unstatistik des Monats Dezember sind Mineralölrückstände in Adventskalendern. Davon hatte die Stiftung Warentest Ende November in gewissen Produkten mehr als 10 Milligramm pro Kilogramm Schokolade festgestellt. In der Folge mussten mehrere Firmen ihre Produkte aus den Regalen nehmen, mit Schäden für die jeweiligen Hersteller von mehreren 100.000 Euro. Inzwischen haben die betroffenen Firmen Klage angedroht. 

Denn nach Auskunft der Bundesanstalt für Risikobewertung gehen von diesen Mineralölrückständen keine zusätzlichen Gesundheitsgefahren aus; sie entsprechen in etwa dem, was Kinder und Erwachsene ohnehin über die sonstige Ernährung gewohnheitsmäßig zu sich nehmen. Auch die beunruhigende Zusatzinfo der Stiftung Warentest, diese Stoffe stünden im Verdacht, Krebs zu erzeugen, erhöht eher die Desinformation. Denn mit dem Argument dieses Verdachts wären auch viele andere Nahrungsmittel in den Mülleimer zu werfen, bei denen dies nicht im Geringsten zur Debatte steht.

Eher illusorisch scheint auch die Forderung, "Substanzen, die unter Krebsverdacht stehen, haben nach Einschätzung der Stiftung Warentest nichts in Lebensmitteln zu suchen". Hier offenbart sich ein bedenkliches Kenntnisdefizit. Denn Substanzen, die unter Krebsverdacht stehen, sind in sämtlichen Lebensmitteln vorhanden. Allerdings in so minimalen Mengen, dass sie für die Gesundheit völlig unbedenklich sind. So steht schon in den inzwischen 500 Jahre alten Schriften des berühmten Arztes Paracelsus, die im übrigen einzige naturwissenschaftliche Theorie, die auch 500 Jahre nach ihrem Entstehen genauso unwidersprochen gültig ist wie seinerzeit: "Was das nit Gift ist? Alle Ding sind Gift und nichts ist ohn Gift. Allein die Dosis macht, dass ein Ding kein Gift ist!"

Viele der in Deutschland so populären regelmäßigen Meldungen über Giftfunde aller Art fallen daher eher in die Kategorie „kontraproduktive Panikmache“. Denn die stetige Verfeinerung der Analysemethoden führe dazu, wie es der „Spiegel“ einmal schrieb, dass "alles in allem gefunden wird". In einem solchen Fall aber sollten solche Funde keine Zeitungsmeldung wert sein. Mit der „Unstatistik des Monats“ hinterfragen der Berliner Psychologe Gerd Gigerenzer, der Dortmunder Statistiker Walter Krämer und RWI-Vizepräsident Thomas Bauer jeden Monat sowohl jüngst publizierte Zahlen als auch deren Interpretationen. Alle „Unstatistiken“ finden Sie im Internet unter http://www.unstatistik.de.


Joachim Weiler 
 Presse und Information Rheinisch-Westfälisches Institut für Wirtschaftsforschung e.V.


Via Informationsdienst Wissenschaft 

Donnerstag, 13. Dezember 2012

Continental Drift: Alfred Wegener Song by The Amoeba People

2nd International School on Aperiodic Crystals

Im April 2013 findet an der Universität Bayreuth eine einwöchige Schule zur Kristallstrukturanalyse aperiodischer Kristalle statt. Die Schule richtet sich an Doktoranden, Post-Docs und alle weiteren
üblichen Verdächtigen und besteht aus Vorlesungen, Übungen und Tutorials.

http://old.crystal.uni-bayreuth.de/aperiodic_crys_school_2013/

Mittwoch, 12. Dezember 2012

Schmilzt das Eis, spuckt die Erde Feuer

Dass Vulkane das Klima zumindest kurzfristig beeinflussen können, ist mittlerweile bekannt. Jetzt haben Forscher des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel zusammen mit Kollegen der Havard University Belege dafür gefunden, dass umgekehrt auch das Klima die Vulkanaktivität beeinflusst. Ihre Studie ist jetzt online im internationalen Fachblatt „Geology“ erschienen.
Für die Dörfer der näheren Umgebung war der Ausbruch des philippinischen Vulkans Pinatubo 1991 eine Katastrophe. Doch sogar im fernen Europa konnte man die Folgen noch spüren. Denn der Vulkan schleuderte Unmengen an Asche und anderen Partikel hoch in die Atmosphäre. Das Sonnenlicht wurde dadurch stärker als üblich reflektiert. Für die ersten Jahre nach der Eruption sanken die globalen Temperaturen um ein halbes Grad. Immer wieder greifen Vulkane so zumindest kurzfristig in das Klima ein. Dass umgekehrt das Klima auch Vulkanausbrüche auf globaler Skala und über größere Zeiträume systematisch beeinflussen kann, ist jedoch völlig neu. Forscher des Geomar Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel und der Harvard University im US-Bundesstaat Massachusetts haben jetzt anhand größerer Vulkanausbrüche rund um den Pazifik während der vergangenen 1 Million Jahre deutliche Hinweise für diesen Zusammenhang gefunden. Sie präsentieren Ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe des internationalen Fachmagazins „Geology“.
Grundlage für die Entdeckung waren Arbeiten des Kieler Sonderforschungsbereichs (SFB) 574. Der hat über zehn Jahre lang die Vulkane Zentralamerikas intensiv erforscht. „Unter anderem haben wir anhand von Aschelagen im Meeresboden die Geschichte der Vulkanausbrüche dort für die vergangenen 460.000 Jahre rekonstruiert", erklärt der Vulkanologe Dr. Steffen Kutterolf vom GEOMAR. Er war seit Anfang an an den Arbeiten des SFB beteiligt. Schon dabei fielen ihm und seinen Kollegen besondere Muster auf: „Es gab Epochen, in denen wir deutlich mehr große Eruptionen fanden als in anderen“, sagt Kutterolf, der auch Erstautor der aktuellen Geology-Studie ist.
Bei einem Vergleich mit der Klimageschichte ergab sich eine verblüffende Übereinstimmung. Die Phasen hoher vulkanischer Aktivität folgten jeweils mit leichter Verzögerung auf schnelle, globale Temperaturanstiege und damit verbundenen schnellen Eisschmelzen. Um diese Entdeckung auf eine breitere Basis zu stellen, überprüften Dr. Kutterolf und seine Kollegen noch weitere Bohrkerne aus dem gesamten Pazifikraum. Sie waren im Rahmen des internationalen Integrated Ocean Drilling Program (IODP) beziehungsweise seiner Vorgänger-Programme gewonnen worden und decken rund eine Million Jahre Erdgeschichte ab. „Tatsächlich fanden wir auch in diesen Kernen das gleiche Muster“, sagt die Geophysikerin Dr. Marion Jegen vom GEOMAR, die ebenfalls an der aktuellen Studie mitwirkte.

Zusammen mit Kollegen der Harvard-University machten sich die Kieler Geologen und Geophysiker anschließend auf die Suche nach einer möglichen Erklärung. Sie fanden sie mit Hilfe geologischer Computermodelle. „In Phasen der Klimaerwärmung schmelzen die Gletscher auf den Kontinenten relativ schnell ab. Gleichzeitig steigt der Meeresspiegel. Das Gewicht, das auf den Kontinenten lastet, wird also in kurzer Zeit kleiner, das auf den ozeanischen Erdplatten größer. Dadurch steigen die Spannungen im Erdinneren und in der Erdkruste öffnen sich mehr Wege, an denen Magma aufsteigen kann“, erklärt Dr. Jegen.
Die Abkühlungen am Ende der Warmphasen liefen dagegen viel langsamer ab, deshalb bauten sie im Untergrund nicht so große Spannungsänderungen auf. „Wenn man den natürlichen Klimazyklen folgt, befinden wir uns aktuell eigentlich am Ende einer Warmphase. Deshalb ist es vulkanisch ruhiger. Wie sich die von Menschen verursachte Erwärmung auswirken wird, kann man bei dem derzeitigen Forschungsstand noch nicht absehen“, sagt Dr. Kutterolf. Jetzt müsse man die Untersuchungen mit größerer zeitlicher Auflösung präzisieren, um die Prozesse im Erdinneren noch besser zu verstehen.
Originalarbeit:
Kutterolf, S., M. Jegen, J. X. Mitrovica, T. Kwasnitschka, A. Freundt, P. J. Huybers (2012): A detection of Milankovitch frequencies in global volcanic activity. Geology, G33419.1, http://dx.doi.org/10.1130

Andreas Villwock Kommunikation und MedienGEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Via Informationsdienst Wissenschaft

Klimawandel führt zu Korallensterben am Äquator


Wird es wärmer, wandern sie in Richtung Norden und Süden, wird es kälter, kehren sie an den Äquator zurück. Die Rede ist von Korallen, die aufgrund der globalen Erderwärmung und damit einhergehend steigenden Wassertemperaturen, aus ihren ursprünglichen Lebensräumen verschwinden und sich in benachbarten, kühleren Regionen ansiedeln. Als Folge davon nimmt der Fischreichtum ab und Küsten verlieren ihre natürlichen Schutzschilde gegen Erosion und Sturmschäden. Letztendlich wird durch ein massives Korallensterben laut einer Forschergruppe um Prof. Dr. Wolfgang Kießling, Lehrstuhl für Paläoumwelt, von der FAU Erlangen-Nürnberg, Millionen von Menschen die Lebensgrundlage entzogen.Ihre Ergebnisse haben sie in der US-Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.
Die Wissenschaftler untersuchten Korallenfossilien aus der Wärmeperiode zwischen den beiden vergangenen Eiszeiten vor rund 125.000 Jahren. Damals kam es zu einer raschen Klimaerwärmung, bei der die Temperatur um rund 0,7 Grad Celsius anstieg. Dies führte zu einem massiven Rückgang der Artenvielfalt von Korallen in den Gewässern um den Äquator. Dort lebten demnach nur noch gut halb so viele Arten wie in den benachbarten Regionen etwas weiter nördlich bzw. südlich, wo der Artenreichtum zunahm, da die Korallen in kühlere Gefilde auswichen. Die größte Vielfalt herrschte während dieser Wärmeperiode auf der Nordhalbkugel. Die Lebensräume der Korallen verlagern sich also vergleichbar einer Wellenbewegung, so die Forscher: Je nachdem, ob die Temperaturen steigen oder sinken, wandern die Korallen – und mit ihnen Fische und andere Meeresbewohner – in Richtung Pole oder wieder zurück.
Genau diese Entwicklung zeichnet sich auch heute ab. „Wir beobachten ein Korallensterben nahe des Äquators, das natürlich verschiedene Ursachen hat wie beispielsweise die Überfischung – insbesondere das Fischen mit Dynamit und Zyanid –, die Wasserverschmutzung, Baumaßnahmen aber eben auch den Temperaturanstieg“, so FAU-Forscher Kießling. „Gleichzeitig nimmt die Anzahl und Vielfalt von Korallenriffen in Gebieten, die weiter nördlich oder südlich liegen, zu.“ Was die Wissenschaftler besonders nachdenklich stimmt: Seit Beginn der Industrialisierung hat sich das Klima auf der Erde um 0,7 Grad Celsius erwärmt, der gleiche Anstieg also, wie zwischen den beiden Eiszeiten. Jedoch sind bisher deutlich weniger Korallenarten am Äquator verschwunden als damals – aktuell liegt die Zahl der Arten dort rund zehn Prozent niedriger als in benachbarten Regionen. Daher liegt es nahe, dass die größten Veränderungen noch kommen werden. Zudem lassen Prognosen einen weiteren Temperaturanstieg erwarten und infolgedessen eine weiteres massives Abwandern der Korallen. Für die Menschen in Ländern am Äquator stellt diese Entwicklung eine gravierende Bedrohung ihrer Lebensgrundlagen dar: Fische und andere Meeresbewohner bleiben aus, die Küstengebiete sind Wind und Wellen schutzlos ausgeliefert. Daher ist es laut den Forschern überaus wichtig, den entdeckten Zusammenhang zu berücksichtigen, wenn es darum geht, die Menschen in den betroffenen Regionen auf die kommenden Jahre vorzubereiten.

Der Originalartikel “Equatorial decline of reef corals during the last Pleistocene interglacial” von Wolfgang Kießling, Carl Simpson, Brian Beck, Heike Mewis und John M. Pandolfi wurde in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht (doi:10.1073/pnas.1214037110).
Blandina Mangelkramer Kommunikation und PresseFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Montag, 10. Dezember 2012

Guía de Microscopía para la microscopía de minerales en lámina delgada Michael Raith & Co

Die Einführung in die Dünnschliff-Mikroskopie von Michael Raith & Co wird
künftig nicht nur in deutscher und englischer Sprache angeboten, sondern
ab jetzt auch auf Spanisch.
http://www.dmg-home.de/lehrmaterialien.html

Guía de Microscopía para la microscopía de minerales en lámina delgada

Sonntag, 9. Dezember 2012

Ein Überblick

Zum 40. Jahrestag der "Blauen Murmel"

Freitag, 7. Dezember 2012

Donnerstag, 6. Dezember 2012

Von Sonnen- zu Sternflecken - Astronomen vermessen erstmals Magnetfeld eines Sternflecks

Forschern am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) ist es gelungen, das Magnetfeld eines dunklen Sternflecks zu bestimmen. Damit konnten sie den lange erwarteten Nachweis erbringen, dass Sternflecken ebenso wie Sonnenflecken Orte besonders hoher Magnetfelddichte sind: das Feld erreicht lokal eine etwa fünfzig- bis hundertfach größere Stärke als auf der restlichen Oberfläche des Sterns.

Der Nachweis wurde möglich durch die am AIP entwickelte neue tomografische Analysesoftware iMap. Die Arbeit des Wissenschaftler-Teams um Thorsten Carroll und Klaus G. Strassmeier wurde diese Woche als Highlight in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics publiziert.

Magnetfelder beeinflussen die Strahlungscharakteristik von Sternen durch Polarisation von Licht: die elektromagnetischen Wellen werden in ihrer Schwingungsrichtung beeinflusst, dies wiederum prägt das Spektrum des Sterns. Aus seinem charakteristischen „Fingerabdruck“ im Spektrum kann mittels hochauflösender Spektroskopie im polarisierten Licht auf die Geometrie des lokalen Magnetfeldes an der Sternoberfläche zurückgeschlossen werden. Da Sternflecken dunkel und damit etwa Tausend bis Zweitausend Grad kühler als ihre Umgebung sind, stellt ihre Beobachtung für die Spektroskopie jedoch eine besondere Herausforderung dar. Klaus G. Strassmeier: „Wenn ein Ort auf der Oberfläche am Stern dunkel ist, kommt von dort kein oder nur wenig Licht im Spektrographen an und die über die ganze Sternscheibe rekonstruierte Magnetfeldverteilung wird verfälscht oder sogar unterdrückt.“

Tomografische Methoden wie sie auch in der Medizin zum Einsatz kommen, ermöglichen eine genaue Vermessung der Oberfläche eines rotierenden Sterns. In der Kombination zahlreicher Momentaufnahmen eines rotierenden Sterns ergibt sich ein hochqualitatives Gesamtbild. Das AIP ist eines der wenigen Institute weltweit, die astronomische tomografische Techniken entwickeln und nutzen.

Die neue Tomografiesoftware iMap ermöglicht es den Forschern, aus den Momentaufnahmen des Lichts simultan die Temperatur- und Magnetfeldverteilungen auf der Oberfläche des Sterns rekonstruieren. Diese gleichzeitige Betrachtung von Temperatur und Feld zeigt Magnetfelder auch für wenig Licht, also selbst für dunkle Sternflecken auf. Die Berechnung ist höchst aufwändig, so Thorsten Carroll: „Um diesen komplexen Prozess rechnerisch überhaupt bewältigen zu können trainieren wir ein künstliches neuronales Netzwerk, das die Rechengeschwindigkeit unserer Simulationen um ein Tausendfaches beschleunigt.“ Dies macht die Software so stark, dass selbst für weit entfernte Sterne, für die das Hintergrundrauschen das eigentliche beobachtbare Signal übersteigt, magnetische Oberflächenkarten von Sternen erstellt werden können.

Bei dem ersten von den Forschern vermessenen Stern handelt es sich um den sonnenähnlichen Stern V410 Tauri, der mit dem Spektropolarimeter Espadons am 3,6-Meter Spiegel des Canada-France-Hawaii Teleskop am Mauna Kea beobachtet wurde. Als nächstes wollen die Astronomen Oberflächen-Magnetfelder von weiteren sonnenähnlichen Sternen bestimmen. Dies ist insbesondere interessant für Sterne mit Planetensystemen, denn das Magnetfeld eines Sterns hat einen entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung eines bewohnbaren Planetensystems.

Für die tomographische Erfassung der vielen lichtschwachen Sterne in unserer Galaxie warten die Forscher bereits ungeduldig auf Spektropolarimeter der nächsten Generation wie das in Potsdam entwickelte PEPSI-Instrument, welches ab 2014 am Large Binocular Telescope, dem weltgrößten optischen Teleskop auf dem 3.200 Meter hohen Mt. Graham in Arizona im Einsatz sein und die Anzahl magnetisch vermessbarer Sterne verzehnfachen wird.

Veröffentlichung: T. A. Carroll, K. G. Strassmeier, J. B. Rice, A. Künstler: The magnetic field topology of the weak-lined T Tauri star V410 Tauri. New strategies for Zeeman-Doppler imaging. In: Astronomy & Astrophysics, 584, A95.

Kerstin Mork 
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam 
Via Informationsdienst Wissenschaft 

Mittwoch, 5. Dezember 2012

The Black Marble



via Bad Astronomy

Scientists pinpoint great-earthquake hot spots

The world’s largest earthquakes occur at subduction zones – locations where a tectonic plate slips under another. But where along these extended subduction areas are great earthquakes most likely to happen? Scientists have now found that regions where ‘scars’ on the seafloor, called fracture zones, meet subduction areas are at higher risk of generating powerful earthquakes. The results are published today in Solid Earth, an Open Access journal of the European Geosciences Union (EGU).

“We find that 87% of the 15 largest (8.6 magnitude or higher) and half of the 50 largest (8.4 magnitude or higher) earthquakes of the past century are associated with intersection regions between oceanic fracture zones and subduction zones,” says Dietmar Müller, researcher at the University of Sydney in Australia and lead author of the Solid Earth paper. The connection is less striking for smaller earthquakes.

Powerful earthquakes related to these intersection regions include the destructive 2011 Tohoku-Oki and 2004 Sumatra events.

“If the association we found were due to a random data distribution, only about 25% of great subduction earthquakes should coincide with these special tectonic environments. Therefore, we can rule out that the link we found is just due to chance,” he adds.

The researchers considered about 1,500 earthquakes in their study. They used a database of significant post-1900 events, as well as geophysical data mapping fracture zones and subduction zones, among others. They analysed information from these databases by using a specific data mining method.

“The method was originally developed for analysing online user data,” says Thomas Landgrebe, also involved in the study. “The technique we apply is commonly used to find a few specific items which are expected to be most appealing to an Internet user. Instead, we use it to find which tectonic environment is most suitable for generating great earthquakes.”

Since earthquake generation is a very complex process, the scientists don’t yet have a complete understanding of why great earthquakes prefer the intersection areas. They suggest that it is due to the physical properties of fracture zones, which result in “strong, persistent coupling in the subduction boundaries,” Landgrebe explains. This means that the subduction fault area is locked and thus capable of accumulating stress over long periods of time.

“The connection we have uncovered provides critical information for seismologists to, in the long run, pinpoint particular tectonic environments that are statistically more prone to strong seismic coupling and great earthquake supercycles,” Müller says. An area with earthquake supercycles experiences recurring powerful earthquakes every few centuries or millennia.

Regions that have long earthquake supercycles are usually not picked up as risk areas by seismic hazard maps as these are constructed mainly using data collected after 1900. An example is the area of the 2011 Tohoku-Oki earthquake, which had no record of large earthquakes over the past century and was not predicted to be of significant risk by previous hazard maps.

“The power of our new method is that it does pick up many of these regions and, hence, could contribute to much-needed improvements of long-term seismic hazard maps,” Müller explains.

“Even though we don’t fully understand the physics of long earthquake cycles, any improvements that can be made using statistical data analysis should be considered as they can help reduce earthquake damage and loss of life.”

The scientific article is available online, from the publication date onwards, at http://www.solid-earth.net/recent_papers.html. Please contact the EGU Media and Communications Officer if you would like the final version of the paper before the publication date.

The discussion paper (not peer-reviewed) and reviewers comments is available at http://www.solid-earth-discuss.net/4/1229/2012/sed-4-1229-2012.html


Bárbara Ferreira 
EGU Executive Office
European Geosciences Union

Via Informationsdienst Wissenschaft

Dienstag, 4. Dezember 2012

Was bringt die Erforschung von Dinosauriern für die Menschheit?

Voyager - eine Liebesgeschichte

Sie sind ja ziemlich zäh, unsere beiden kleinen tapferen Raumsonden da draußen, denn obwohl sie das am weitesten von uns entfernte menschengemachte Objekt sind, versorgen sie uns immer noch mit Informationen. Und selbst wenn sie eines Tages endgültig verstummen, so tragen sie immer noch eine Botschaft ihrer Erbauer in die Ferne. Und hinter ihrer Geschichte verbirgt sich auch eine kleine Romanze. Aber das zeigen die eingebundenen Beiträge viel besser...



The Voyagers from Penny Lane on Vimeo.
bei The Atlantic http://www.theatlantic.com/technology/archive/2012/01/on-space-love-and-carl-sagans-cosmic-mix-tape/251070

To boldly go! Voyager's Ride on the Magnetic Highway

Donnerstag, 29. November 2012

Transmutation von radioaktivem Abfall

Auch nach dem Ausstieg Deutschlands aus der Kernenergie bleibt das Problem bestehen, ausreichend viele sichere Endlager für den existierenden abgebrannten Brennstoff zu finden. Das Bundesamt für Strahlenschutz prognostiziert, dass durch die Nutzung von Kernenergie insgesamt 29.030 m³ Wärme entwickelnde radioaktive Abfälle endgelagert werden müssen. Durch Transmutation könnten die Menge sowie die Lagerdauer des radiotoxischen Materials erheblich reduziert werden. Hierbei wird langlebiger radioaktiver Abfall in kurzlebige Produkte umgewandelt – „transmutiert“. Darüber informiert die neue Ausgabe des Faktenblatts "Physik konkret" der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG).
„Transmutation hat großes Potential, die Probleme bei der Endlagerung von radioaktivem Abfall zu vermindern, denen sich die Gesellschaft auch nach dem Atomausstieg stellen muss“, so die DPG-Präsidentin, Johanna Stachel.
Derzeit planen weltweit mehrere Länder, den Anteil der Kernenergie in ihrem Energiemix sogar erheblich zu steigern, um die Klimaziele zu erreichen. Die Abtrennung und Transmutation verspricht hier eine nachhaltige Lösung, bei der Reaktor und Transmutation sogar kombiniert werden könnten.
Mit dem kostenlosen Faktenblatt Physik konkret möchte sich die DPG mit ihrer Expertise in die dringend gebotene öffentliche Diskussion einbringen. Das aktuelle Faktenblatt wie auch alle vorherigen gibt es zum kostenfreien Download unter http://www.physikkonkret.de.
Peter Genath PressekontaktDeutsche Physikalische Gesellschaft (DPG)

Via Informationsdienst Wissenschaft

Messel, Ida und die Welt des Eozäns - Sonderheft erschienen

Wie sah die Welt vor 47 Millionen Jahren aus? Und woran ist „Ida“, der Star aus Messel wirklich gestorben? Gestern erschien das Sonderheft „Messel and the terrestrial Eocene - Proceedings of the 22nd Senckenberg Conference” der Senckenberg-Zeitschrift „Palaeobiodiversity and Palaeoenvironments“. In 16 Fachartikeln über Pflanzen, niedere Wirbeltiere und Säugetiere zeichnen internationale Paläontologen ein Bild des kontinentalen Lebens während des Eozäns von Amerika über Europa bis nach China.
Zeitreisen in das Eozän sind nicht möglich – um die Tierwelt der Epoche zwischen etwa 56 und 34 Millionen Jahre vor heute zu erforschen, sind Wissenschaftler deshalb auf Vergleiche mit der heutigen Fauna angewiesen.
So geht es auch den über 100 Paläontologen aus 14 Ländern, die im vergangenen Jahr die internationale Senckenberg-Tagung „The world at the Time of Messel“ besuchten. Aus ihren Diskussionen und Vorträgen ist nun das Sonderheft „Messel and the terrestrial Eocene“ der Senckenberg-Publikation „Palaeobiodiversity and Palaeoenvironments“ entstanden.
„Mit spannenden Forschungsergebnissen“, findet Dr. Stephan Schaal, Gast-Herausgeber und Leiter der Abteilung Paläoanthropologie und Messelforschung am Senckenberg Forschungsinstitut in Frankfurt. „So werden beispielsweise zwei verschiedene Sichtweisen zur möglichen Todesursache von Ida vorgestellt.“
„Ida“ wird das fast vollständig erhaltene Skelett der ausgestorbenen Halbaffenart Darwinius masillae genannt, das zu den populärsten und einzigartigsten Messel-Funden zählt.

Dr. Jens Lorenz Franzen, ehemaliger Leiter der Abteilung Paläoanthropologie und Quartärpaläontologie bei Senckenberg, vermutet in seinem Artikel, dass ein Knochenbruch in Idas Hand und die daraus folgende Behinderung tödliche Folgen für den Halbaffen hatten.

„Die Paläontologen Michelle Sauther und Frank Cuozzo führen dagegen aus, dass eine solche Verletzung nicht notwendigerweise zum Tod von Ida geführt haben muss, da es zahlreiche Beispiele von rezenten Lemuren gibt, die schwere Knochenbrüche überlebt haben und auch nach den Unfällen klettern und in Bäumen leben konnten“, erläutert der Frankfurter Paläontologe Dr. Thomas Lehmann, ebenfalls Gast-Herausgeber der Publikation.
In dem zugrundeliegenden Artikel haben Lehmanns US-amerikanische Kollegen heutige Lemuren in Madagaskar mit fossilen Halbaffen verglichen. Während 25 Jahren Feldarbeit ist so eine einzigartige Datenbank zu Fressgewohnheiten, Krankheiten und Morphologie der Baumbewohner entstanden.
So konnten sie auch eine andere These widerlegen: „Die Analyse des Gebisses von über 300 heutigen Lemuren hat ergeben, dass Halbaffen des Eozäns – trotz starker Abnutzung ihrer Zähne durch den Verzehr harter Pflanzenreste – ein langes Leben führen konnten“, erklärt Lehmann. Bisher war man davon ausgegangen, dass eine starke Abnutzung des Gebisses einen frühen Tod bewirkt.
Mit sechs Artikeln liegt der Schwerpunkt des Heftes auf der Primaten-Forschung. Neben Ida und einem Überblick über neue Entdeckungen früher Primaten in Amerika, Asien und Afrika, beinhaltet die Publikation aber auch Beiträge zu eozänen Pflanzen, einer fossilen Fisch-Fauna in China oder den Beziehungen zwischen Doppelschleichen und echten Eidechsen. Außerdem wird das Verbreitungsmuster von Schuppenkriechtieren während des Eozäns und die Ökologie und Verwandtschaft von Säugetieren aus Amerika, Messel und Asienpräsentiert sowie eine neue Kleinsäugetier-Fundstelle aus Frankreich vorgestellt.

„Die Artikel zahlreicher führender Eozän-Forscher in diesem Sonderheft spiegelt das weltweite Interesse an dem UNESCO Welterbe Grube Messel wieder“, sagt Schaal. „Es zeigt auch, dass Messel nach wie vor einen Schwerpunkt in der Paläontologie bildet.“
Publikation
Sonderheft: Lehmann T, Schaal SFK (eds) Messel and the terrestrial Eocene - Proceedings of the 22nd Senckenberg Conference. Palaeobio Palaeoenv 92(4). Freier Zugang bis Ende des Jahres auf alle Artikel unter
http://www.springer.com/palaeo
Judith Jördens Senckenberg PressestelleSenckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

Via Informationsdienst Wissenschaft


Mittwoch, 28. November 2012

Dienstag, 27. November 2012

Noch einmal: Curiosity

Gestern vor einem Jahr ist Curiosity gestartet...
Mars Rover Curiosity from Mutant Jukebox - Music & Sound on Vimeo.

Charlie Chaplin - Let Us All Unite!

Dem ist eigentlich nichts mehr hinzuzufügen!

Wissenschaftler des GEOMAR untersuchen Schlammvulkane in Aserbaidschan

Sie sind eine Quelle von Treibhausgasen, sie können eine Naturgefahr darstellen oder auch Anzeiger für potenzielle Rohstoffvorkommen sein – Schlammvulkane sind aus vielerlei Gründen wissenschaftlich interessant. Sie kommen in den Ozeanen, aber auch rund ums Kaspische Meer vor. Eine Gruppe von Wissenschaftlern des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel war deshalb Mitte November in Aserbaidschan.                                                                     
Zugegeben – ein Ozean ist das Kaspische Meer nicht. Aber immerhin ist es der größte See der Erde. Und er weist viele Gemeinsamkeiten mit den Weltmeeren auf. Dazu gehören unter anderem spezielle geologische Formationen, an denen mit Gas und Wasser gesättigte Schlämme aus dem Untergrund austreten. Dabei bilden sich Schlammkegel, die stark an Vulkane erinnern. Deshalb heißen diese Formationen Schlammvulkane. Sie kommen am Grund des Atlantiks, des Indischen Ozeans und auch des Mittelmeers vor – oder aber in den Küstenbereichen des Kaspischen Meeres. „Zahlreiche Schlammvulkane liegen dort sogar an Land und sind deshalb viel leichter zu untersuchen als diejenigen unter Wasser”, erklärt der Geochemiker Dr. Mark Schmidt vom GEOMAR Helmholtz Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Zusammen mit zwei Kollegen war er deshalb vor einer Woche in Aserbaidschan, um Proben von einem Schlammvulkan in der Nähe der Hauptstadt Baku zu nehmen.

„Schlammvulkane sind für uns deshalb so interessant, weil sie in Zentralasien als eine der Hauptquellen für das in der Atmosphäre vorkommende Methan gelten”, erklärt Schmidt. Die Ausgasungen von Schlammvulkanen können zu über 90 Prozent aus Methan bestehen. Damit spielen sie eine relevante Rolle für das Klima. Methan ist ein etwa 20-mal stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid. Da Methan leicht entzündlich ist, stellen die Schlammvulkane auch eine mögliche Naturgefahr dar. Der Schlammvulkan, den die Kieler Wissenschaftler jetzt beprobten, war erst im September während einer besonders aktiven Phase explodiert und brannte daraufhin lichterloh.

Gleichzeitig können Schlammvulkane aber auch Anzeiger für Rohstoffquellen sein. Neben dem Methan, das chemisch nichts anderes ist als Erdgas, können aus Schlammvulkanen auch Bitumen (Erdpech) und Öl austreten. „Aserbaidschan hat als einer der ersten Länder weltweit seine Ölförderung rund um aktive Schlammvulkane herum aufgebaut“, sagt Dr. Schmidt. Doch für einen sicheren Abbau ist ein gutes Verständnis der geologischen, chemischen und physikalischen Prozesse in einem Schlammvulkan wichtig.
Die GEOMAR-Wissenschaftler interessieren sich schon seit Längerem für die Prozesse in Schlammvulkanen. In einem groß angelegten Projekt von 2007-2011 haben sie Schlammvulkane im westlichen Nildelta untersucht. In Aserbaidschan bietet sich Ihnen nun die gute Gelegenheit, die Kohlenwasserstoff-Austritte an Schlammvulkanen sowohl an Land als auch in den flachen Bereichen des Kaspischen Meeres vergleichend zu erforschen. Dazu unterzeichnete Prof. Ibrahim Guliyev, Direktor des Geologischen Instituts von Aserbaidschan (GIA), vergangene Woche ein Kooperationsvereinbarung mit dem GEOMAR. Für 2013 sind erste gemeinsame Kampagnen für Probennahmen im Kaspischen Meer geplant. „Wir freuen uns, auf diese Weise Zugang zu diesem wissenschaftlich hoch interessanten Binnen-Meer zu erhalten, das uns auch viele Vergleichsmöglichkeiten zu Prozessen in den Ozeanen bietet“, sagt der Ozeanforscher Dr. Schmidt.

Andreas Villwock
Kommunikation und Medien
GEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Via Informationsdienst Wissenschaft 

Bewegung oder Stillstand? - Was „Hotspots“ über die Bewegung von Erdplatten verraten

Vulkaninseln wie Hawaii oder die Kanaren haben gemeinsam, dass sie durch einen sogenannten Hotspotvulkanismus entstanden sind. Die Erdplatte wandert über eine besonders heiße Zone des Erdmantels, Vulkane entstehen. Doch sind diese Zonen stationär oder bewegen sie sich selbst? Eine Studie, die in der jüngsten Ausgabe der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience erscheint, kommt zu dem Ergebnis, dass der weniger bekannte Louisville Hotspot im Südpazifik sich im Gegensatz zu Hawaii über viele Millionen Jahre kaum bewegt hat. Das Ergebnis, an dem auch deutsche Wissenschaftler mitwirkten, hat wichtige Konsequenzen für das Verständnis der Plattentektonik.

Der Pazifische Ozean, der ein Drittel der gesamten Erdoberfläche überdeckt, ist gespickt von einer Vielzahl von Inseln und Unterwasserbergen. Viele, wie auch die Inselgruppe von Hawaii, sind vulkanischen Ursprungs. Ihre Entstehung geht teilweise auf sogenannten Hotspot-Vulkanismus zurück, bei dem eine verhältnismäßig dünne Erdplatte über eine besonders heiße Region des Erdmantels wandert. So entstehen in den „durchgebrannten“ Löchern immer wieder Vulkane, die zum Teil wie an einer Perlenschnur aus dem Ozeanboden aufragen. Für die Abschätzung der Plattenbewegung ist von zentraler Bedeutung, ob sich der Hotspot im Erdmantel ebenfalls bewegt oder nur die darüber liegende Platte. Bei den Hawaiiinseln weiss man heute, dass sich dieser heiße Fleck in einem Zeitraum zwischen 80 und 50 Millionen Jahren vor heute um etwa 15 Grad nach Süden verlagert hat. Eine neue Studie, die im Rahmen des internationalen Ozeanbohrprogramms IODP durchgeführt wurde, zeigt nun, dass sich der im Südpazifik liegende Louisville Hotspot in diesem Zeitfenster hingegen kaum bewegt hat. An der Studie, die jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience erschienen ist, sind auch drei deutsche Wissenschaftler aus Kiel, Bremen und Erlangen beteiligt.

Von Mitte Dezember 2010 bis Mitte Februar 2011 arbeitete ein internationales Team von Wissenschaftlern auf dem amerikanischen Bohrschiff JOIDES RESOLUTION nordöstlich von Neuseeland im Südpazifik. Unter ihnen Dr. Jörg Geldmacher vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. „Das Ziel der Expedition war es, an verschiedenen Lokationen, die zum Louisville Hotspot gehören, Gesteinsproben zu gewinnen“, erläutert der Geologe, der als Expeditionsmanager an der Ausfahrt im Rahmen des Intregrated Ocean Drilling Programmes (IODP) teilnahm. „Während der Expedition wurden Proben an fünf Unterwasserbergen im geologisch ältesten Teil der insgesamt 4.300 Kilometer langen Louisville Hotspotspur gewonnen“, so Geldmacher weiter. Die sich an die Ausfahrt anschliessenden Untersuchungen der Proben brachten sehr interessante Ergebnisse zu Tage, die Rückschlüsse auf Plattenbewegungen, aber auch die Bewegungen des Hotspots selbst zulassen.
„Die Rekonstruktion von Plattenbewegungen wird einfacher und zuverlässiger, wenn man weiss, inwieweit sich auch die darunter liegende Konvektion im Erdmantel ändert. Die Ergebnisse unserer Expedition bestätigen auch die Vermutung das beides, Plattenbewegung und Ortsveränderung der Hotspots, miteinander zusammenhängen“, erklärt Dr. Geldmacher. Aus Studien des bekannteren Hawaii Hotspots haben wir gelernt, dass Hotspots sich von der Mantelkonvektion, ähnlich einer Flagge im Wind, langfristig ablenken lassen. Am Beispiel von Louisville sehen wir nun, dass dies hier nicht der Fall ist, was die Interpretation der darüber liegenden Plattenbewegung vereinfacht“, so Geldmacher.
Allerdings bleiben auch noch viele Fragen offen. Welche Zusammenhänge gibt es zwischen dem Hawaii und dem Louisville Hotspots? Wie sieht die zeitliche und räumliche Struktur der Mantelkonvektion aus? Welche anderen Hotspots verändern ihren Ort sich und muss das bisherige Modell der Plattenbewegungen teilweise neu interpretiert werden?
„Auch mit den besten Erkundungsmöglichkeiten, die uns Bohrschiffe wie die JOIDES RESOLUTION oder die CHIKYU heute bieten, können wir immer nur ein wenig an der Oberfläche kratzen“, meint Dr. Geldmacher. „Bis wir dem Planeten diese Geheimnisse entreissen, wird noch einige Zeit vergehen. Ein besseres Verständnis wäre auch für die Abschätzung zukünftiger Naturgefahren wie Vulkanausbrüche oder Erdbeben nützlich“, resümiert Geldmacher.
Originalarbeit:
Koppers, A.A.P., T. Yamazaki, J. Geldmacher, J. S. Gee, N. Pressling, H. Hoshi and the IODP Expedition 330 Scientific Party, 2012: Limited Latitudinal Mantle Plume Motion for the Louisville Hotspot. Nature Geoscience, 5.
Dr. Andreas Villwock
Kommunikation und Medien
GEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

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Einfluss der Ozeanversauerung auf Steinkorallen simuliert

Die Versauerung unserer Ozeane und ihre Folgen für die Unterwasserwelt ist ein drängendes Problem. Am AMT haben Wissenschaftler ein mathematisches Modell entwickelt, mit dem sie unterschiedliche Szenarien der Ozeanversauerung vorgeben und deren Auswirkungen auf Steinkorallen prüfen können.
Die Versauerung unserer Ozeane und ihre Folgen für die Unterwasserwelt ist ein drängendes Problem, das die Wissenschaftler weltweit beschäftigt. Ein erschreckendes Szenario sind beispielsweise Steinkorallen, die ihre Fähigkeit zur Kalkskelettbildung verlieren und nicht mehr in der Lage sind, Riffe mit all ihren Schutz- und Lebensräumen für die außergewöhnliche Artenvielfalt zu bilden. Doch wie wahrscheinlich ist eine solche Entwicklung?
Um fundierte Voraussagen machen zu können, müssen zunächst die Prozesse der Skelettbildung und ihre Reaktion auf Störfaktoren bei Korallen verstanden werden. Am Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie in Bremen haben Wissenschaftler ein mathematisches Modell entwickelt, das die Kalkbildung der Korallenpolypen auf der Zellebene detailliert nachbildet. “Mit so einem Modell kann man unterschiedliche Szenarien der Ozeanversauerung vorgeben und deren Auswirkungen auf Steinkorallen prüfen", sagt der Ökologe Sönke Hohn.
CO2 aus der Atmosphäre löst sich im Meer und bildet Kohlensäure. Die steigenden Kohlendioxidwerte führen dazu, dass das Wasser langsam versauert. Während das Oberflächenwasser der Ozeane heute einen pH-Wert von ca. 8,2 aufweist, wird es im Jahr 2100 voraussichtlich nur noch 7,8 betragen. Ein saures Milieu greift aber Kalkstrukturen an, der Kalk löst sich auf. Dass die Kalkskelettbildung vieler Tiere unter den erhöhten CO2 Werten im Meer leidet, ist mittlerweile bekannt. Bilder von "nackten" Korallenpolypen, die pH-Werten von 7,4 ausgesetzt worden waren, gingen in einer Studie des Magazins “Science" um die Welt. Wie ein gestörter Kalkbildungsprozess genau abläuft, war jedoch unklar. Der Antwort sind die Wissenschaftler aus Bremen nun näher gekommen.
Polypen scheiden an ihrem Fuß Kalziumionen aus, die gemeinsam mit Karbonationen zu festem Kalk auskristallisieren und dadurch Skelettstrukturen bilden. Alle Polypen einer Koralle sind über eine Gewebeschicht miteinander verbunden. Diese trennt das umgebende Meerwasser von der Flüssigkeit, in der das Kalkskelett gebildet wird. Die Wissenschaftler konnten mit ihrem mathematischen Ansatz nachweisen, dass CO2 durch die Gewebsschichten in die kalzifizierende Flüssigkeit eindringt. Trotz aktiver Regulierung ihres Stofftransportes sind Polypen nicht in der Lage, bei erhöhten Kohlendioxidwerten gegen die Diffusion anzugehen.
Das Modell bildet die sehr komplexen biochemischen Prozesse des Stoffaustausches und der Kalkbildung in vier Räumen ab: dem umgebenden Meerwasser, dem Polypengewebe, dem Magen und der kalzifizierenden Flüssigkeit unter den Polypen. Es basiert auf Daten aus verschiedenen Studien, vor allem aber von Versuchsreihen, die am ZMT stattfanden. Mit Mikrosonden waren pH-Wert und Kalziumkonzentrationen unterhalb des Polypengewebes gemessen worden.
“Doch auch sehr aufwendige Laboruntersuchungen reichen nicht aus, um den Prozess der Kalzifizierung vollständig zu verstehen" meint Agostino Merico, der den Modellierungsansatz mitentwickelte. “Indem wir alle relevanten physiologischen Prozesse simulieren, entwirrt unser Modell die komplexen Vorgänge und quantifiziert die Effekte der Ozeanversauerung auf die Organismen." So ergaben Berechnungen mit erhöhten CO2 Werten in der Atmosphäre, wie sie in 2100 im schlimmsten Falle zu erwarten sind, eine um 10% reduzierte Kalkbildung bei Steinkorallen. In einem nächsten Schritt soll auch der Einfluss der Ozeanerwärmung auf die Kalkbildung mit dem Modell untersucht werden.
Publiziert in:
Hohn, S., Merico, A. (2012) Modelling coral polyp calcification in relation to ocean acidification, Biogeosciences, 9, 4441-4454. doi: 10.5194/bg-9-4441-2012.
Dr. Susanne Eickhoff ÖffentlichkeitsarbeitLeibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie (ZMT)

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Montag, 26. November 2012

Simon's Cat in 'Nut Again'

Diamanten speichern den tiefen Atem der Erde

Ihre sprichwörtliche Unvergänglichkeit macht Diamanten zu einem begehrten Forschungsobjekt für Geowissenschaftler. Sie geben nicht nur Auskunft über den globalen Kohlenstoff- und Methan-Kreislauf, sondern enthalten auch mikroskopisch kleine Einschlüsse, die einen indirekten Blick in die Tiefen der Erde erlauben. Die Alfred P. Sloan Foundation startet ein internationales Konsortium zur Erforschung von Diamanten. An diesem einzigartigen Forschungsverbund unter dem Vorsitz von Steven Shirey (Carnegie Institution of Washington) beteiligen sich 20 Wissenschaftler aus 11 Nationen. Geowissenschaftler unter der Leitung von Prof. Frank Brenker gehören zu den Gründungsmitgliedern. 
Haben sich Diamanten erst einmal gebildet, so können sie über Milliarden von Jahren unversehrt erhalten bleiben und Gebirgsbildungsprozessen und Vulkanausbrüchen gleichermaßen trotzen. Jedes Jahr wird durch natürliche Prozesse entlang der Tiefseegräben die auch für Geowissenschaftler erstaunlich große Menge von mehr als 65 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in den Erdmantel versenkt. Nur etwa die Hälfte hiervon wird entlang der Vulkangürtel wieder recycled. In welchem Maße der spätere globale Rückfluss entlang Mittelozeanischer Rücken hierbei ein Gleichgewicht wiederherstellt, ist unsicher.
Neben den Informationen, die die Diamanten selber tragen, sind vor allem mikroskopisch kleine Einschlüsse für die Wissenschaftler von großem Interesse. Wenn Diamanten in der Tiefe der Erde wachsen, schließen sie häufig umliegendes Material ein. Damit werden Diamanten zu einem nahezu unzerstörbaren Probencontainer für Minerale, Schmelzen und Fluide aus großen Tiefen, die in spektakulären Vulkanausbrüchen, den Kimberlit-Vulkanen, an die Erdoberfläche gelangen. Hierdurch erhalten die Wissenschaftler Einblicke in den chemischen und strukturellen Aufbau der sonst unzugänglichen tieferen Erde, bis hinein in den unteren Erdmantel, der erst in einer Tiefe von über 670 Kilometern beginnt.
„Das nun gegründete Konsortium bedeutet für die Frankfurter Geowissenschaftler den Zugang zu einzigartigem Probenmaterial, erstklassigen Messinstrumenten, und den Austausch von Wissen und Wissenschaftlern“, erläutert Prof. Frank Brenker.
Informationen: Prof. Frank Brenker, Geowissenschaften, Facheinheit Mineralogie, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798-40134, f.brenker@em.uni-frankfurt.de.
https://dco.gl.ciw.edu/dco-initiates-international-research-consortium-diamonds
Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 von Frankfurter Bürgern gegründet, ist sie heute eine der zehn drittmittelstärksten und größten Universitäten Deutschlands. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Parallel dazu erhält die Universität auch baulich ein neues Gesicht. Rund um das historische Poelzig-Ensemble im Frankfurter Westend entsteht ein neuer Campus, der ästhetische und funktionale Maßstäbe setzt. Die „Science City“ auf dem Riedberg vereint die naturwissenschaftlichen Fachbereiche in unmittelbarer Nachbarschaft zu zwei Max-Planck-Instituten. Mit über 55 Stiftungs- und Stiftungsgastprofessuren nimmt die Goethe-Universität laut Stifterverband eine Führungsrolle ein. 


Dr. Anne Hardy 
Marketing und Kommunikation
Goethe-Universität Frankfurt am Main

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EU-Studie: Klimawandel hat Europa bereits spürbar verändert. Lebensräume und Arten bedroht.

Kopenhagen/ Leipzig. Der Klimawandel hat umfangreiche Auswirkungen auf Gesellschaft und Umwelt in ganz Europa. Zu diesem Ergebnis kommt eine jetzt veröffentlichte Studie der Europäischen Umweltagentur (EEA), die mit potenziellen Schäden in beträchtlicher Höhe rechnet und daher Mitgliedstaaten aufruft, mehr für die Anpassung zu tun. Mit drastischen Auswirkungen rechnen die Forscher auch für die Artenvielfalt. Ein Fünftel der Lebensräume und jede zehnte europäische Art sind durch den Klimawandel bedroht.
Der Klimawandel schreitet so schnell voran, dass viele Arten nicht mithalten können. Das ist vor allem dort der Fall, wo die Landschaft fragmentiert wurde und Lebensräume nicht mehr miteinander verbunden sind, so Kernaussagen des Kapitels „Terrestrische Ökosysteme und Biodiversität“, für das die Leitautorenschaft am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) lag.
Im Rahmen eines Topic Center für die Europäische Umweltagentur (EEA) hat das UFZ zum Bericht „Klimawandel, Auswirkungen und Gefährdung in Europa 2012“ beigetragen. „Die sorgfältige Auswahl und Bewertung der zugrundeliegenden Indikatoren von arktischem Meereis über Dürren bis hin zur Verbreitung von Tier- und Pflanzenarten war eine große Herausforderung“, sagt Dr. Andreas Marx vom Mitteldeutschen Klimabüro am UFZ.

Feuchtgebiete wie Moore und Sümpfe sind inzwischen nicht nur durch die Landnutzung, sondern auch durch den Klimawandel die gefährdetsten Lebensraumtypen. Während es viele kälteliebende Arten zunehmend schwerer haben und versuchen, nach Norden oder in höher gelegene Gebiete auszuweichen, werden vor allem wärmeliebende Insekten zu den Gewinnern zählen – mit Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Neben den Gefahren durch Hitzewellen wird vor allem die Übertragung von bestimmten Krankheiten an Bedeutung gewinnen. Beispielsweise ermöglicht der Klimawandel Zecken wie dem Gemeinen Holzbock (Ixodes ricinus), der Zeckenborreliose und Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME) überträgt, weiter im Norden zu leben. Eine weitere Erwärmung begünstigt auch die Ausbreitung von krankheitsübertragenden Mücken und Sandmücken. Die Pollensaison wird länger und stellt sich 10 Tage früher ein als vor 50 Jahren, was ebenfalls Folgen für die menschliche Gesundheit haben wird. Die Land- und Forstwirtschaft wird die verlängerte Brutzeit von wärmeliebenden Insekten zu spüren bekommen. So werden beispielsweise Insekten wie der Borkenkäfer zusätzliche Generationen innerhalb eines Jahres bilden können.
In dem Report sind zahlreiche Studien ausgewertet, die eine Vielzahl von Veränderungen bei den Eigenschaften von Pflanzen und Tieren ermittelt haben. Beispielsweise blühen Pflanzen im Schnitt zwischen zwei und vier Tagen pro Jahrzehnt früher, und auch die Blüte von Phytoplankton und Zooplankton im Süßwasser beginnt eher im Jahr.

Jüngsten Szenarien zufolge werden sich Ende des 21. Jahrhunderts die Lebensräume vieler Pflanzenarten einige hundert Kilometer nordwärts verschoben haben. Dies bedeutet auch, dass die Wälder im Süden zurückgehen und sich im Norden ausdehnen, sowie, dass über die Hälfte der Gebirgspflanzenarten vom Aussterben bedroht sind. „Die meisten gebietsfremden Pflanzenarten stammen aus wärmeren Regionen der Erde und werden daher vom Klimawandel profitieren. Damit werden die Risiken durch invasive Arten verschärft“, erklärt Dr. Ingolf Kühn vom UFZ.

Die Tierarten wandern mit der Temperatur ebenfalls mit: im Schnitt pro Jahrzehnt elf Meter in den Gebirgen nach oben sowie 17 Kilometer nach Norden. Eine drei Grad Celsius wärmere Welt würde im Jahr 2100 bedeuteten, dass sich das Verbreitungsgebiet der Brutvogelarten um 550 Kilometer nach Nordosten verschoben, aber auch um ein Fünftel verkleinert haben wird. Die Besiedlung neuer Lebensräume setzt aber nicht nur voraus, dass die Arten dorthin kommen, sondern dort zum Beispiel auch Nahrung vorfinden. „Gerade für Spezialisten wie bestimmte Schmetterlingsarten, deren Raupen sich an einzelne Futterpflanzen angepasst oder auf die Hilfe bestimmter Ameisenarten angewiesen sind, stehen die Chancen schlecht, diese Wanderung zu schaffen“, befürchtet Dr. Oliver Schweiger vom UFZ. Bei starken CO2-Emissionen und Temperaturanstieg könnte 2080 bereits ein Viertel der Schmetterlingsarten über 95 Prozent ihrer Lebensräume verloren haben und drei Viertel der Schmetterlingsarten über die Hälfte der Lebensräume.
Die direkten Auswirkungen des Klimawandels auf einzelne Arten werden zudem durch die Unterbrechung von zwischenartlichen Beziehungen, zum Beispiel in den Nahrungsketten, verstärkt werden. Neben dem ethischen Verlust, dass die kommenden Generationen Tier- und Pflanzenarten nicht mehr erleben werden, die für ihre Eltern und Großeltern noch selbstverständlich waren, drohen auch Verluste für die Volkswirtschaften, deren Dimension noch nicht abzuschätzen sind. Schließlich ist die Vielfalt an unterschiedlichen Arten auch eine Art „kollektive Lebensversicherung“. So hat es die EU in ihrer „Biodiversitätsstrategie 2020“ genannt.

Der Bericht „Klimawandel, Auswirkungen und Gefährdung in Europa 2012“ zeigt zudem, dass in Europa die Durchschnittstemperaturen angestiegen sind und die Niederschläge in den südlichen Regionen zurückgehen, während sie im nördlichen Europa zunehmen. Die Eisdecke auf Grönland, das Meereis in der Arktis und zahlreiche Gletscher in Europa schmelzen, Schneedecken schwinden und viele ehemalige Dauerfrostböden tauen zeitweise auf.
Extreme Wetterereignisse wie Hitzewellen, Fluten und Dürre führten in Europa während der vergangenen Jahre zu Schäden in steigender Höhe. Obwohl zusätzliche Nachweise erforderlich sind, um den Beitrag des Klimawandels im Rahmen dieses Trends zu verstehen, ist die zunehmende menschliche Aktivität in den gefährdeten Gebieten ein Schlüsselfaktor. Es wird erwartet, dass der künftige Klimawandel diese Gefährdung verstärkt, da davon ausgegangen wird, dass extreme Wetterereignisse intensiver und häufiger auftreten. Wenn sich die europäischen Nationen nicht anpassen, werden die durch die Schäden verursachten Kosten laut dem Bericht weiter steigen.
Bestimmte Regionen sind weniger in der Lage, sich an den Klimawandel anzupassen, als andere, was dem Bericht zufolge teilweise auf die wirtschaftlichen Unterschiede in Europa zurückzuführen ist. Die Auswirkungen des Klimawandels könnten diese Ungleichheiten verschärfen.
Jacqueline McGlade, die Direktorin der Europäische Umweltagentur (EEA), sagte in diesem Zusammenhang: „Der Klimawandel ist weltweit eine Realität, und das Ausmaß und die Geschwindigkeit dieses Wandels zeichnen sich immer deutlicher ab. Dies bedeutet, dass alle Bereiche der Wirtschaft und auch die Haushalte sich anpassen und die Emissionen reduziert werden müssen.“
Der Bericht soll das volle Ausmaß der Auswirkungen des Klimawandels in Europa aufzeigen. Er bildet zudem eine Grundlage für die Anpassungsstrategie der Europäischen Kommission, die im März 2013 zur Veröffentlichung vorgesehen ist. Darüber hinaus wird die EEA die Strategie mit einer Bewertung einer Auswahl von Anpassungsmaßnahmen in Europa unterstützen, die Anfang 2013 veröffentlicht werden soll.
http://www.ufz.de/index.php?de=31034
Publikation:
European Environment Agency: Climate change, impacts and vulnerability in Europe 2012. ISBN 978-92-9213-346-7
doi:10.2800/66071
Der Gesamtbericht ist nur in englischer Sprache verfügbar und findet sich online unter
http://www.eea.europa.eu/publications/climate-impacts-and-vulnerability-2012
Links:
Diese Pressemitteilung enthält eine modifizierte Version der Mitteilung der Europäischen Umweltagentur, die hier abrufbar ist und weitere zentrale Aussagen enthält:
http://www.eea.europa.eu/de/pressroom/newsreleases/der-klimawandel-in-europa-ist
Tilo Arnhold Presse- und ÖffentlichkeitsarbeitHelmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

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Samstag, 17. November 2012

Kleiner Pilz mit großen Chancen

Mikrobiologen der Universität Jena: Kooperation zur Verbesserung eines Pilzes, der bei der Erdölförderung eingesetzt wird.
Der Gemeine Spaltblättling (Schizophyllum commune) ist ein Pilz, der meist auf Totholz siedelt. Er kommt weltweit vor, steht jedoch bei Pilzsammlern nicht auf der Wunschliste. Zudem wird er aufgrund massenhaften Auftretens für Waldschäden verantwortlich gemacht. Der Pilz frisst nämlich Lignin, den für die Verholzung von Zellen maßgeblichen Stoff. Dennoch könnte der Spaltblättling nun eine große Karriere vor sich haben. Der Pilz lagert nämlich in und an seine Zellwände große Mengen eines Schleims ab, der ganz besondere Eigenschaften hat.
„Der Schleim dieses Pilzes kann so eingestellt werden, dass er Wasser die gleiche Viskosität wie Erdöl verleiht“, sagt Prof. Dr. Erika Kothe von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Wird er in ausreichender Menge ins Gestein gepresst, kann er noch vorhandenes Erdöl aus den Poren des Muttergesteines verdrängen. So ließe sich der Ausbeutungsgrad von Lagerstätten von derzeit 30 auf 45 Prozent erhöhen, schätzt die Jenaer Professorin für Mikrobielle Kommunikation. Das versuchten die Ölfirmen bislang mit Wasserdampf und Tensiden, die das Öl jedoch schlechter verdrängen, die Erfolge blieben bescheiden. Der Pilzschleim – ein Exopolysaccharid oder Glucan namens Schizophyllan – bietet nun in mehrfacher Hinsicht eine Alternative.
Die Idee, den Pilzschleim für die Erdölförderung einzusetzen, stammt von dem deutschen Unternehmen Wintershall. Prof. Kothe hat gemeinsam mit ihren Kolleginnen Daniela Freihorst und Nicole Knabe im Rahmen eines Kooperationsprojektes mit der biotechnologischen Forschungseinheit der BASF zum Gelingen des Vorhabens beigetragen. Die Wissenschaftlerinnen vom Institut für Mikrobiologie haben dabei mitgewirkt, die Pilzstämme zu verbessern, um deren Schleimproduktion anzuregen.

„Das Glucan kann in großem Maßstab im Fermenter effizient hergestellt werden“, sagt Prof. Kothe. Ein weiterer Vorteil: Die Substanz ist biologisch abbaubar. Ergo könnte sie auch in ökologisch sensiblen Gebieten eingesetzt werden. Damit das Glucan nicht zu früh abgebaut wird, müssen ihm allerdings geeignete biozide Substanzen hinzugefügt werden.

Wintershall möchte noch in diesem Jahr einen ersten großen Test beginnen. Das Schizophyllan soll in eine erschöpfte Lagerstätte in Niedersachsen gepumpt werden. Etwa zwei Jahre lang durchströmt die wässrige Lösung die unterirdischen Hohlräume der Lagerstätte. Gelingt das Experiment, dann kommt der Gemeine Spaltblättling wohl ganz groß heraus.
Stephan Laudien
Stabsstelle Kommunikation/Pressestelle
Friedrich-Schiller-Universität Jena

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Freitag, 9. November 2012

EMU Research Excellence Medal – Call for Nominations

The EMU Research Excellence Medal is awarded annually to a young scientist for a significant contributions to research in mineralogy and for strengthening European scientific links. The awardee should not be older than 40 years. The nominations can be made on a personal as well as group or society base. Previous recipients include Simon Redfern, Ross Angel, Eugen Libowitzky, or Max Wilke. For a complete list of the previous recipients, visit the EMU web page at http://www.univie.ac.at/Mineralogie/EMU/.

Nominations for the 2013 EMU Research Excellence Medal should be submitted to Liane G. Benning, School of Earth and Environment, University of Leeds, United Kingdom, email: l.g.benning(at)leeds.ac.uk, not later than January 31, 2013. Each nomination should consist of a letter describing the contribution of the candidate to the field of mineralogy as well as his/her contribution to strengthening the links in the European scientific activities. The nomination should also include the nominee's curriculum vitae and the list of publications; additional letters of support are welcome. The medal will be awarded at the 2013 Goldschmidt conference in Florence, Italy.

Bremer Wissenschaftler lüften Rätsel um den Methanabbau im Meeresboden

Mikrobiologen und Geochemiker des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie haben zusammen mit ihren Kollegen aus Wien und Mainz gezeigt, dass die anaerobe Methanoxidation im Meeresboden von einem einzigen Mikroorganismus ausgeführt werden kann, der zur Domäne der Archaeen gehört. Die anaerobe Methanoxidation ist an Sulfatveratmung gekoppelt, die entgegen früherer Annahmen nicht von einem vergesellschafteten Bakterium durchgeführt werden muss. Ihre Entdeckung veröffentlichten die Wissenschaftler als Artikel in der renommierten Fachzeitschrift Nature.

Große Mengen Methan lagern unter dem Meeresboden. Die an Sulfatveratmung gekoppelte anaerobe Oxidation von Methan (AOM) verhindert ein Austreten des Treibhausgases in die Atmosphäre. Obwohl der Stoffwechselprozess bereits vor 35 Jahren entdeckt wurde, gab die Frage, wie genau die beteiligten Mikroben diese Reaktion durchführen, lange Rätsel auf. Vor einem Jahrzehnt machten WissenschaftlerInnen die wichtige Entdeckung, dass bei der AOM häufig zwei verschiedene Gruppen von Mikroorganismen ein Konsortium bilden. Dies führte zu der Annahme, dass diese zwei Organismengruppen verschiedene Teilreaktionen der AOM-Reaktion ausführen. Dem einen, einem Archaeon, wurde die Rolle des Methanoxidierers zugeschrieben, dem anderen, einem Bakterium, die der Sulfatveratmung. Dabei ging man davon aus, dass ein Zwischenprodukt von den methanabbauenden Archaeen zu den sulfatveratmenden Bakterien übertragen wird.

Nun hat das Team um Professor Marcel Kuypers dieses Modell auf den Kopf gestellt. Die WissenschaftlerInnen konnten zeigen, dass das Archaeon nicht nur Methan oxidiert, sondern auch das Sulfat verbraucht und dabei ohne den bakteriellen Partner auskommt. Allerdings nutzen sie dazu nicht die Enzymausstattung, wie sie andere bekannte sulfatreduzierende Mikroorganismen haben, sondern vermutlich einen anderen, bisher unbekannten Stoffwechselweg.

Die Grundlage für diese gedankliche Kehrtwende ist die Beobachtung, dass elementarer Schwefel gebildet wird, den die methanabbauenden Archaeen speichern. „Mit chromatographischen und modernsten spektroskopischen Methoden haben wir erstaunlich hohe Konzentrationen an elementarem Schwefel in unseren Kulturen gefunden“, sagt Professor Marcel Kuypers und fügt hinzu: „Die Untersuchungen, die wir mit unseren Technologien an einzelnen Zellen durchführen können, haben gezeigt, dass der Schwefelgehalt in den Zellen der methanabbauenden Archaeen viel höher ist als in denen der Bakterienzellen. Unsere Experimente zeigen auch, dass die Archaeen diesen Schwefel durch Sulfatveratmung bilden.“

Welche Rolle spielen dann die Bakterien, wenn die Archaeen sowohl die Sulfatveratmung als auch den Methanabbau übernehmen? „Die Bakterien leben vom elementaren Schwefel, den die Archaeen bilden“, erklärt Jana Milucka, die Erstautorin der Studie. „Sie gewinnen nämlich ihre Energie dadurch, dass sie einen Teil des Schwefels zu Sulfat und den anderen zu Sulfid umsetzen. Das ist eine Form mikrobieller Gärung, ähnlich der alkoholischen Gärung.“

„Bisher hatten wir keine wirklich gute Erklärung für das Vorkommen von elementarem Schwefel in sauerstofffreien Sedimenten“, stellt Timothy Ferdelman, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut in Bremen und Koautor der Veröffentlichung, fest. „Unsere Entdeckung liefert also nicht nur einen neuen Mechanismus für die Methanoxidation, sondern lässt auch den Kohlenstoff- und den Schwefelkreislauf im methanreichen Meeressediment in einem neuen Licht erscheinen.“

Dr. Manfred Schloesser 
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie
 
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Methanaustritte in der Tiefsee

Neue Fallstudie bilanziert Gasemissionen im Indischen Ozean

Methan im Meeresboden – Energiequelle der Zukunft oder Bedrohung für das Weltklima? Wissenschaft und Gesellschaft diskutieren kontrovers über diese Frage. In einer Fallstudie, die jetzt im Journal of Geophysical Research erschien, schätzt ein MARUM-Team unter Federführung von Dr. Miriam Römer erstmals ab, wie viel Methan in den Tiefen des nordöstlichen Indischen Ozeans austritt. Die Wissenschaftlerinnen untersuchten zudem, ob das austretende Treibhausgas Methan durch die Wassersäule aufsteigt und in die Atmosphäre gelangt.


Methan blubbert in vielen Regionen aus dem Meeresboden: Im Schwarzen Meer, im Golf von Mexiko, im Nordatlantik, aber auch im östlichen Pazifik. Während einer Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff METEOR untersuchte ein MARUM-Team Methanaustritte am Makran-Kontinentalrand vor Pakistan. Der 400 bis 500 Kilometer breite untermeerische Hang zieht sich über 1.000 Kilometer entlang der iranisch-pakistanischen Küste und besteht zum großen Teil aus parallelen Bergrücken, die bis zu 1.000 Meter hoch aufragen. Er entstand im Lauf von Jahrmillionen, weil dort die Arabische Erdplatte mit einer Geschwindigkeit von bis zu vier Zentimetern pro Jahr unter der Eurasischen Platte abtaucht. Dabei hobelt die Eurasische Platte große Mengen Gesteinsmaterial von der abtauchenden Arabischen Platte. Diese „Späne“ wurden im Lauf der Zeit durch die Plattenbewegung gestaucht und bilden heute den Makran-Kontinentalrand.

„Das untermeerische Rückensystem erstreckt sich über eine Fläche so groß wie Schweden“, sagt die Geowissenschaftlerin Dr. Miriam Römer. „Im seinem Zentrum haben wir mit schiffseigenen Echoloten und unserem Tauchroboter MARUM-QUEST den Meeresboden systematisch in einem langen, 50 Kilometer breiten Streifen erfasst. Dabei fanden wir in Wassertiefen zwischen 575 und 2 870 Metern insgesamt 18 Methanquellen; zwölf davon waren aktiv.“

In den Echolotdaten erscheinen die Austritte als bis zu 2.000 Meter hohe Gasfahnen im Meer (Abbildungen dazu: www.marum.de/Makran.html). Tauchgänge mit MARUM-QUEST brachten mehr Licht ins Dunkel der Methanquellen: Mit Hilfe der auf dem Tauchroboter installierten HD-Kameras fand das Forscherteam heraus, dass die Gasbläschen durchschnittlich etwa einen halben Zentimeter Durchmesser hatten. Besonders bemerkenswert: Die einzelnen Quellen sprudeln unterschiedlich stark; manche geben nur 90 Milliliter, andere bis zu 1,6 Liter Methan pro Minute ins Meerwasser ab. Da der Quelldruck im Lauf der Zeit schwankt, manche Quellen versiegen, andernorts neue entstehen, ist eine Abschätzung der Gesamtmenge des am Makran-Kontinentalrand sprudelnden Methans mit erheblichen Unsicherheiten verbunden. „Unseren konservativen Berechnungen zufolge treten am Makran-Rücken jährlich umgerechnet etwa 640.000 Kilogramm Methan aus“, sagt Dr. Miriam Römer.

Zwar steigen die Methanbläschen mit zehn bis 30 Zentimeter pro Sekunde Richtung Meeresoberfläche auf. Die Echolot-Messungen belegen aber, dass sich die Gasfahnen oberhalb von 700 Meter Meerestiefe, also weit unter der Meeresoberfläche verflüchtigen: „Das Methan löst sich im Meerwasser auf. Es entweicht also nicht in die Atmosphäre und hat keine Auswirkungen auf das globale Klima,“ bilanziert Dr. Miriam Römer, die sich im übrigen beeindruckt zeigt von den Fotos und Videos, die MARUM-QUEST von den Methanquellen in den Tiefen des Indischen Ozeans lieferte: „An manchen Stellen war der Tiefseeboden von Unmengen an Muscheln, Krebsen und Röhrenwürmern bedeckt. Diese Tiefseebewohner können nur überleben, weil dort Methan austritt, das von Mikroorganismen genutzt wird, die wiederum die Grundlage dieses faszinierenden Ökosystems bilden, das ohne Licht als auskommt.“

„Unsere Ergebnisse aus der Makran-Region sind auf viele, aber eben nicht alle ozeanischen Methanaustritte übertragbar“, betont Dr. Miriam Römer. So gibt es Hinweise, dass Gasblasen, die mit einem Ölfilm ummantelt sind, Methan aus großen Wassertiefen bis in die Atmosphäre transportieren können. Kürzlich bewilligte die Deutsche Forschungsgemeinschaft eine Expedition der Bremer Wissenschaftlerinnen in den südlichen Golf von Mexiko. Dort sind natürliche Öl- und Methanaustritte am Meeresboden bekannt. Diese Forschungsfahrt ist für 2014 geplant.

Das wissenschaftliche Paper erschien in JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 117, C10015, doi:10.1029/2011JC007424, 2012:
Miriam Römer, Heiko Sahling, Thomas Pape, Gerhard Bohrmann, and Volkhard Spieß:
Quantification of gas bubble emissions from submarine
hydrocarbon seeps at the Makran continental margin
(offshore Pakistan)

Kurzfilme zum Thema:
1) u.a. Unterwasser-Aufnahmen vom Makran-Kontinentalrand: www.marum.de/DFG_Science_TV_6_Muscheln_im_Dienste_der_Wissenschaft.html
2) Video einer früheren MARUM-Expedition in den Golf von Mexiko: http://www.marum.de/DFG_Science_TV_5_Leben_im_Asphalt.html

Albert Gerdes 
via Informationsdienst Wissenschaft

Montag, 29. Oktober 2012

Donnerstag, 25. Oktober 2012

Tief bohren, um die Erde zu verstehen GEOMAR-Wissenschaftler erforschen Erdbebenzone vor Costa Rica

Seit dieser Woche sind Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel mit dem amerikanischen Bohrschiff JOIDES Resolution vor der Westküste Costa Ricas im Einsatz. Zwei Monate lang erforschen sie dort die Auslösemechanismen von Erdbeben und Vulkanismus in der seismisch sehr aktiven Region. Auf der Internetseite www.joidesresolution.org gibt es aktuelle Berichte von Bord.

Sie ist über 140 Meter lang, über 60 Meter hoch und gehört damit zu den größten Forschungsschiffen der Welt. Das Bohrschiff JOIDES Resolution ist für das internationale Intregrated Ocean Drilling Program (IODP) auf allen Weltmeeren im Einsatz, um mehr über die äußere Hülle der Erde und die Prozesse im Erdinneren zu erfahren. Während der 344. Expedition vom 23. Oktober bis 11. Dezember 2012 gehören auch drei Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel zur international zusammengesetzten Forscher-Crew. Mehrere Bohrungen in den Meeresboden des Pazifiks vor der Westküste Costa Ricas sind geplant. Dabei sollen neue Erkenntnisse über Erdbeben und Vulkanausbrüche entlang sogenannter Subduktionszonen gewonnen werden. Das sind Gebiete, in denen ozeanische Erdkruste unter kontinentale gleitet. „Weltweit stehen nur zwei große Bohrschiffe für das IODP zur Verfügung. Eine Teilnahme an einer der Expeditionen ist also immer etwas Besonderes“, sagt Dr. Steffen Kutterolf, Vulkanologe am GEOMAR und einer der Fahrtteilnehmer.
Das Projekt, für das er und seine Kollegen Dr. Michael Stipp und Dr. Ken Heydolph während der Ausfahrt Proben gewinnen wollen, nennt sich „Costa Rica Seismogenesis Project“, kurz CRISP. In dem Zielgebiet hat sich 2002 ein großes Erdbeben ereignet. Der Ursprung des Bebens lag nur wenige Kilometer unter der Erdoberfläche. Die Erdbeben-Zone beginnt dort in nur fünf Kilometern Tiefe unter dem Meeresboden. „Das ist im Vergleich zu anderen Gebieten sehr flach. Deshalb besteht hier die seltene Chance, eine aktive seismische Zone direkt zu beproben. Dann können wir die dort unten ablaufenden Prozesse hoffentlich besser verstehen“, erklärt Dr. Stipp. Ein weiterer Vorteil des Untersuchungsgebietes sind die vielen Voruntersuchungen, die im Rahmen des Kieler Sonderforschungsbereichs (SFB) 574 durchgeführt worden sind. „Dadurch können wir recht genau einschätzen, wo die besten Bohrpunkte liegen“, ergänzt der Geologe.

Die Ergebnisse des Projekts tragen vielleicht auch zum besseren Verständnis von Erdbeben in anderen Erdteilen bei. Das verheerende Beben vor der Ostküste Japans am 11. März 2011 trat beispielsweise an einer Subduktionszone auf, die eine ähnliche Struktur wie die vor Costa Rica aufweist. „Bisher galten andere Typen von Subduktionszonen als viel gefährlicher“, sagt Stipp, „offensichtlich müssen wir einige Modelle zur Entstehung von Erdbeben korrigieren. Dazu wollen wir beitragen.“

Insgesamt sind 33 Wissenschaftler aus 10 Nationen an der jetzt beginnenden Expedition beteiligt. Sie werden zunächst Kernbohrungen bis in rund 1000 Meter Tiefe unter dem Meeresboden durchführen, um die Oberplatte zu untersuchen. Schon während einer ersten CRISP-Expedition im Frühjahr 2011 haben die Geologen Spuren von 170 großen Vulkan-Ausbrüchen in den Bohrkernen gefunden. „Auch die Geschichte des Vulkanismus verrät uns etwas über die Prozesse an der Subduktionszone“, erklärt Dr. Kutterolf. Letztendlich dienen diese Voruntersuchen aber als Grundlage, um den Höhepunkt des CRISP-Projektes zu planen: Die fünf Kilometer tiefe Bohrung in die seismogene Zone. „Das soll dann mit der japanischen CHIKYU, dem größten Forschungsbohrschiff der Welt, durchgeführt werden “, betont Dr. Kutterolf.

Eindrücke vom Leben an Bord und vom Fortgang der wissenschaftlichen Arbeiten vermittelt die Internetseite www.joidesresolution.org.

Hintergrundinformation: Integrated Ocean Drilling Program (IODP)
Erdbeben, Vulkanismus, Plattentektonik – der Planet, auf dem wir leben, ist äußerst aktiv und ein extrem komplexes System. Um mehr über die Dynamik der Erdkruste unter den Ozeanen und ihre Funktionsweise herauszufinden, haben sich 2003 über 20 Nationen unter Führung der USA, Japans und eines europäischen Konsortiums zum Integrated Ocean Drilling Program (IODP) zusammengeschlossen. Mit Hilfe von tiefen Bohrungen in die ozeanische Erdkruste wollen die Wissenschaftler einige grundlegende Geheimnisse der Erde entschlüsseln. Hauptforschungsgeräte sind das 143 Meter lange amerikanische Bohrschiff JOIDES RESOLUTION sowie das 210 Meter lange japanische Bohrschiff CHIKYU.

Dr. Andreas Villwock 
 
Via Informationsdienst Wissenschaft

Mittwoch, 24. Oktober 2012

84 Millionen Sterne und mehr - Mit VISTA zum vollständigsten Katalog des galaktischen Zentrums

Bildveröffentlichung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Ein internationales Astronomenteam hat mit einer 9 Gigapixel großen Aufnahme des VISTA-Infrarotdurchmusterungsteleskops am Paranal-Observatorium der ESO die zentralen Bereiche unserer Milchstraße erfasst und einen Katalog erstellt, der mehr als 84 Millionen Sterne enthält. Das erfasst mehr als zehn mal so viele Sterne wie alle vorangegangenen Studien und bedeutet für das Verständnis unserer Heimatgalaxie einen gewaltigen Fortschritt. Betrachter können nun in höchster Auflösung in das Zentrum der Milchstraße zoomen. Das Bild wäre 9 Meter lang und 7 Meter hoch, würde man es in Druckqualität ausdrucken.
 
VISTA-Gigapixelmosaik der Zentralregion der Milchstraße
Bild: ESO/VVV Consortium Acknowledgement: Ignacio Toledo
 
„Untersucht man die Myriaden von Sternen in der Umgebung des galaktischen Zentrums im Detail, dann kann man nicht nur etwas über die Entstehung und Entwicklung unserer Milchstraße lernen, sondern über Spiralgalaxien ganz allgemein”, sagt Roberto Saito von der Pontificia Universidad Católica de Chile, der Universidad de Valparaíso und dem chilenischen „Milky Way Millennium Nucleus“-Projekt, der Erstautor der neuen Studie.

Wie bei den meisten anderen Spiralgalaxien findet sich auch um die zentralen Bereiche unserer Milchstraße herum eine größere Anzahl älterer Sterne. Wie dieser sogenannte Bulge sich gebildet und entwickelt hat, ist eine der Schlüsselfragen zum Verständnis unserer Heimatagalaxie. Die Suche nach einer Antwort wird dadurch erschwert, dass dieser Bereich der Milchstraße für Beobachtungen im herkömmlichen sichtbaren Licht nicht direkt zugänglich ist.

„Beobachtungen des Bulges der Milchstraße sind schwierig, weil zwischen Bulge und Erde dichte Staubwolken liegen, die das sichtbare Licht abschwächen“, erklärt Dante Minniti von der Pontificia Universidad Catolica de Chile, einer der Koautoren der Studie. „Für einen direkten Blick in das Herz unserer Galaxis müssen wir im nahen Infrarot beobachten. Infrarotstrahlung wird von dem kosmischen Staub deutlich weniger stark beeinträchtigt.”

Mit seinem großen Hauptspiegel, seinem großen Gesichtsfeld und seiner hochempfindlichen Kamera ist VISTA, das Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (wörtlich das “Astronomische Teleskop für Durchmusterungen im sichtbaren Licht und im Infrarot”) wie geschaffen für diese Aufgabe. Das Astronomenteam verwendete die Daten des „VISTA Variables in the Via Lactea“- Programms (abgekürzt VVV, zu Deutsch etwa “VISTA-Beobachtungen von Veränderlichen in der Milchstraße“ [1]), einer der sechs großen Durchmusterungen, die mit VISTA durchgeführt werden. Sie erzeugten daraus ein gigantisches Farbbild mit einer Größe von 108.200 x 81.500 Pixeln, also eine 9-Gigapixel-Aufnahme. Das Ergebnis ist eines der größten astronomischen Bilder überhaupt. Außerdem haben die Wissenschaftler mit Hilfe dieser Daten den größten Sternkatalog des Zentralbereichs unserer Milchstraße aller Zeiten geschaffen [2].

Als Teil der Analyse der riesigen Datenmengen trugen die Astronomen die Farben von rund 84 Millionen Sternen gegen die Helligkeit dieser Sterne auf. Diese Grafik, ein sogenanntes Farben-Helligkeits-Diagramm, enthält mehr als zehn mal so viele Datenpunkte wie alle vorangegangenen Studien und beinhaltet erstmals Daten des gesamten Bulges. Solche Farben-Helligkeits-Diagramme helfen den Wissenschaftlern dabei, Eigenschaften von Sternen wie ihre Oberflächentemperaturen oder Massen sowie das Alter der Sterne zu ermitteln [3].

„Zu jedem Zeitpunkt seines Lebens entspricht einem Stern ein ganz bestimmter Punkt in diesem Diagramm. Die Lage dieses Punktes hängt von der Helligkeit und der Temperatur des Sterns ab. Die neuen Daten liefern uns einen Schnappschuss von 84 Millionen Sternen auf einmal – eine regelrechte kosmische Volkszählung für diesen Teil unserer Milchstraße“, ergänzt Minniti.

Das neue Farben-Helligkeits-Diagramm des galaktischen Bulges ist eine wahre Fundgrube für Astronomen, die die Struktur und Zusammensetzung unserer Milchstraße erforschen. Eines der ersten Ergebnisse ist beispielsweise die große Anzahl lichtschwacher roter Zwergsterne. Solche Sterne sind ideale Kandidaten für die Suche nach extrasolaren Planeten mit der sogenannten Transitmethode. [4]

„Das Besondere am VVV-Programm ist, dass es eine der großen, öffentlich zugänglichen VISTA-Durchmusterungen ist. All diese Daten sind also über das ESO-Datenarchiv für jedermann frei zugänglich. Daraus werden sich mit Sicherheit in Zukunft noch viele weitere interessante Resultate ergeben“, schließt Saito.

Endnoten

[1] Das „VISTA Variables in the Via Lactea”-Programm (VVV) ist eine ESO-Durchmusterung, die mit dem VISTA-Teleskop durchgeführt wird. Für VVV werden seit 2010 der Zentralbereich der Milchstraße und der südliche Bereich der galaktischen Ebene mit fünf verschiedenen Filtern im nahen Infrarot systematisch abgelichtet. Für das Projekt sind innerhalb von fünf Jahren insgesamt 1929 Stunden Beobachtungszeit veranschlagt. Via Lactea ist die lateinische Bezeichnung für die Milchstraße.

[2] Die für diese Studie verwendete Aufnahme deckt etwa 315 Quadratgrad ab, also etwas weniger als 1% des gesamten Himmels. Die zugrundeliegenden Beobachtungen wurden mit drei verschiedenen Nahinfrarotfiltern durchgeführt. Der daraus gewonnene Katalog umfasst die Positionen der Sterne und ihre Helligkeiten in den drei entsprechenden Farbbändern. Er enthält etwa 173 Millionen Objekte, von denen bislang 84 Millionen als Sterne bestätigt werden konnten. Alle anderen Objekte sind entweder zu lichtschwach, überdecken sich mit ihren nächsten Nachbarn oder sind durch Bildartefakte so sehr beeinträchtigt, dass keine genauen Messungen möglich waren. Bei einigen anderen handelt es sich aber auch um ausgedehnte Objekte wie zum Beispiel ferne Galaxien.

[3] In einem Farben-Helligkeits-Diagramm wird die Farbe einer Gruppe von Objekten gegen ihre scheinbare Helligkeit aufgetragen. Den Farbwert ermittelt man durch die Differenz der Helligkeitswerte in den verschiedenen Farbbändern. Das Farben-Helligkeits-Diagramm ist einem Hertzsprung-Russell- oder HR-Diagramm sehr ähnlich, wobei letzteres allerdings anstelle der scheinbaren Helligkeit die absolute Helligkeit verwendet und den Spektraltyp anstelle des Farbwerts verwendet. Für die Erstellung eines HR-Diagramms wird daher als zusätzliche Information immer auch die Entfernung der dargestellten Sterne benötigt.

[4] Mit der Transitmethode weist man Planeten um andere Sterne nach, indem man winzige Abschwächung der Helligkeit des Sterns nachweist, die auftritt, wenn ein Planet von der Erde aus gesehen direkt vor dem Stern vorbeiläuft und dabei einen kleinen Teil der leuchtenden Sternoberfläche abdeckt. Durch die geringe Größe roter Zwergsterne, die üblicherweise den Spektraltyp K oder M haben, ist der relative Helligkeitsabfall auch bei kleineren Planeten vergleichsweise groß, so dass man bei diesen Sterntypen mit der Transitmethode besonders einfach Planeten nachweisen kann.

Zusatzinformationen

Die hier vorgestellten Forschungsergebnisse von R. K. Saito et al. sind vor kurzem unter dem Titel “Milky Way Demographics with the VVV Survey I. The 84 Million Star Colour-Magnitude Diagram of the Galactic Bulge“ in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen.
 
Dr. Carolin Liefke - ESO Science Outreach Network
Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Astronomie

via Informationsdienst Wissenschaft
 

Donnerstag, 18. Oktober 2012

Neuer Fund in alten Schubladen: Aufsehen erregendes Fossil im Berliner Naturkundemuseum entdeckt

Florian Witzmann und Johannes Müller vom Museum für Naturkunde Berlin bewiesen, dass auch in alten wissenschaftlichen Sammlungen außergewöhnliche Funde auf ihre Entdeckung warten. Mit ihren Forscherkollegen Jennifer Clack (Cambridge, GB) und Daniel Snyder (Dublin, Georgia, USA) identifizierten sie ein ehemals für einen Fisch gehaltenes Fossil als Vierfüßer (Tetrapoden), der aus 340 Millionen Jahre alten Gesteinschichten von St. Louis, Missouri (USA) stammt. Der sensationelle Fund stellt eines der wenigen Zeugnisse aus einer für die Wirbeltiere entscheidenden Phase der Erdgeschichte dar, dem Unter-Karbon, in welcher der eigentliche Schritt der Tetrapoden vom Wasser auf das Land stattfand.

Die ersten Tetrapoden entwickelten sich aus einer bestimmten Gruppe von Fischen, den Fleischflossern, vor etwa 360-380 Millionen Jahren in der Zeit des Ober-Devons. Sie waren ihren fischartigen Vorfahren allerdings in vieler Hinsicht noch sehr ähnlich und lebten wie diese weitgehend im Wasser. Erst im darauffolgenden Zeitabschnitt der Erdgeschichte, dem Unter-Karbon, passten sich die Tetrapoden an das Leben an Land an und spalteten sich stammesgeschichtlich in ihre wichtigsten Entwicklungslinien auf. Leider sind aus der Anfangszeit des Unter-Karbons nur sehr wenige Tetrapoden fossil überliefert, weshalb diese Zeit nach dem bedeutenden amerikanischen Paläontologen Alfred S. Romer unter Wissenschaftlern als „Romers Lücke“ bekannt ist. Genau in diese „Lücke“ der Erdgeschichte passt nun der neue Fund und hilft, unser Bild von der Entstehung der Tetrapoden zu erweitern.
Das eher unscheinbare Fossil aus dem St. Louis Kalkstein stellt den Abdruck eines etwa 4 cm langen Schädels von der Unterseite dar. Es wurde Anfang des 20. Jahrhunderts von dem Greifswalder Paläontologen Otto Jaekel nach Berlin gebracht und in der Sammlung des Museums für Naturkunde Berlin als Rest eines „unbestimmten Quastenflossers“ inventarisiert. Dort blieb er über 100 Jahre unbemerkt, bis Witzmann und Müller die für einen Fisch eher ungewöhnliche Schädelform auffiel. Da die Knochen selber nicht mehr erhalten sind, sondern nur einen Negativabdruck im Gestein hinterließen, fertigten die paläontologischen Präparatoren des Berliner Museums hochauflösende Silikon- und Latexausgüsse des Fossils ab, welche die Strukturen der Knochen als Positiv in allen Einzelheiten zeigen. „Anhand der Struktur des Gaumens und des Unterkiefers konnten wir eindeutig nachweisen, dass der Schädel nicht zu einem Fisch, sondern zu einem Ur-Vierfüßer gehört“, so Florian Witzmann.
Der genaue Fundpunkt des Fossils bei St. Louis konnte nicht mehr ermittelt werden, aber die mikroskopische Untersuchung des Gesteins in Amerika ergab, dass das Fossil aus dem unteren oder mittleren Abschnitt des St. Louis Kalksteins stammt. Damit stellt der Berliner Schädel den ältesten bekannten Rest eines Tetrapoden in Nordamerika nach der Devonzeit dar. Eine computergestützte Verwandtschaftsanalyse zeigt die Zugehörigkeit des Berliner Fundes zu einer sehr urtümlichen Gruppe von Tetrapoden, den Colosteiden, deren erdgeschichtlich ältester Vertreter er ist. Diese äußerlich an Salamander erinnernden Tiere entstanden noch bevor sich die Tetrapoden in die beiden Großgruppen aufspalteten, die zu den Amphibien und den Amnioten (Reptilien, Vögel, Säugetiere) führten. Im Ober-Karbon, vor etwa 310 Millionen Jahren, starben die Colosteiden aus.
Die Analyse des umgebenden Gesteins deutet darauf hin, dass der Tetrapode auf dem Meeresboden in tieferem Wasser eingebettet wurde. Der Lebensraum des Tieres ist aber sicherlich im Flachwasser zu suchen; nach seinem Tod wurde es ins tiefere Wasser verdriftet. Ob es aber ein Bewohner der Meeresküste war und im Salzwasser lebte, oder wie heutige Amphibien im Süßwasser und dann durch einen Fluss ins Meer gespült wurde, ist noch ungeklärt.

Zitat: Clack, J.A., Witzmann, F., Müller, J. & Snyder, D. 2012: A colosteid-like early tetrapod from the St Louis Limestone (Early Carboniferous, Meramecian), St Louis, Missouri, USA. Fieldiana: Life and Earth Sciences 5: 17-39.

Dr. Gesine Steiner
Pressestelle
Museum für Naturkunde - Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung
 
Via Informationsdienst Wissenschaft

Edelgas mit Seltenheitswert: Bayreuther Geowissenschaftler finden neue Erklärung für Xenonmangel

In der Online-Ausgabe des Forschungsjournals "Nature" präsentieren Forscher der Universität Bayreuth eine neue Lösung für ein altes Rätsel der Geowissenschaften.

Weshalb kommen die Edelgase Argon und Xenon auf der Erde in so ungleichen Mengen vor? Während Argon, nach Stickstoff und Sauerstoff, das dritthäufigste Element in der Lufthülle der Erde ist, finden sich darin nur sehr geringe Spuren von Xenon. Dies ist angesichts der auf der Erde gefundenen Chondriten umso rätselhafter. Diese Meteoriten, die wie die Erde vor rund 4,5 Milliarden Jahren entstanden sind und als steinerne Zeugen aus der Frühzeit des Sonnensystems gelten, weisen einen erheblich höheren Xenongehalt auf. Eine Lösung dieses in der Forschung seit langem diskutierten Rätsels haben jetzt Prof. Dr. Hans Keppler und Dr. Svyatoslav Shcheka am Bayerischen Geoinstitut – einem Forschungszentrum der Universität Bayreuth – entwickelt. Im Forschungsjournal "Nature" stellen sie ihre Ergebnisse vor.

Simulationsexperimente mit Magnesiumsilikat

Ausgangspunkt der Bayreuther Forschungsarbeiten war die Frage, ob Edelgase in größeren Mengen im unteren Erdmantel gebunden sein könnten. Der untere Erdmantel befindet sich in einer Tiefe zwischen 660 und 2.900 km, also direkt oberhalb des Erdkerns. Dieser Bereich besteht vorwiegend aus Magnesiumsilikat-Perowskit, einem Mineral mit ungewöhnlicher Struktur, das mehr als die Hälfte der Erdmasse ausmacht. Normalerweise würde man erwarten, dass Edelgase keine chemischen Bindungen eingehen und daher auch nicht in die Kristallstruktur von Mineralen eingebaut werden. Aufgrund der besonderen Eigenschaften von Magnesiumsilikat-Perowskit vermuteten Shcheka und Keppler jedoch, dass sich dieses Mineral anders verhalten könnte.

Mithilfe der Forschungstechnologien im Bayerischen Geoinstitut konnten Keppler und Shcheka die Druck- und Temperaturverhältnisse des unteren Erdmantels simulieren. In einer Hochleistungspresse – der größten in Europa – haben sie einen Druck von 250.000 Atmosphären und eine Temperatur von weit über 1.600 Grad Celsius erzeugt; dabei wurde Magnesiumsilikat-Perowskit mit verschiedenen Edelgasen in Kontakt gebracht. Zum Vergleich: Würde man den Pariser Eiffelturm auf einer Fingerspitze balancieren, entspräche das einem Druck von 100.000 Atmosphären.

Einlagerung von Edelgasen im Gestein: Viel Argon, wenig Xenon

Viele dieser Experimente endeten in heftigen Explosionen. Eine Handvoll von erfolgreichen Experimenten zeigten jedoch ein sehr überraschendes Ergebnis. Der Magnesiumsilikat-Perowskit hat unter dem extremen Hochdruck keine Schwierigkeiten, Atome des vergleichsweise leichten Edelgases Argon einzulagern. Sobald es aus der Hochleistungspresse 'befreit' wird, macht Argon rund 1 Prozent seines Gewichts aus. Auch Krypton, ein weiteres Edelgas, ist mit einem ungefähr gleichen Anteil darin eingelagert. Ganz anders jedoch verhält es sich mit Xenon: Es ist nur zu 0,03 Prozent in dem unter Hochdruck angereicherten Mineral enthalten.

Die Ursache dafür vermuten die Bayreuther Forscher in der Größe der Atome: Argon-Atome haben eine fast ideale Größe, um Sauerstoff-Fehlstellen im Magnesiumsilikat-Perowskit zu besetzen. Xenon-Atome hingegen sind wahrscheinlich schon zu groß, um sich in die winzigen Freiräume des Minerals hineinpressen zu lassen.

Eine erdgeschichtliche Erklärung für die "Xenon-Lücke"

Diese Forschungsergebnisse bieten nun den Schlüssel, um die rätselhafte "Xenon- Lücke" in der Lufthülle der Erde zu erklären. Keppler und Shcheka knüpfen dabei an Erkenntnisse zur frühesten Erdgeschichte an, die in der Forschung bereits als gesichert gelten: Die noch junge Erde enthielt einen riesigen Magmaozean, in dem durch Kristallisationsprozesse große Mengen an Magnesiumsilikat-Perowskit entstanden. Darin lagerten sich, wie die Simulationsexperimente gezeigt haben, unter extrem hohen Drücken vergleichsweise große Mengen an Argon und Krypton ein. Xenon jedoch musste draußen bleiben.

Der mit Edelgasen angereicherte Magnesiumsilikat-Perowskit bildete, als sich die Erde weiter abkühlte, den Hauptbestandteil des unteren Erdmantels. Zugleich verlor die junge Erde durch massive Meteoreinschläge die atmosphärische Hülle, von der sie zunächst noch umgeben war. Erst im weiteren Verlauf der Erdgeschichte entwickelte sich eine neue Erdatmosphäre. Dabei strömten große Mengen von Gasen aus dem Erdinneren nach oben – darunter auch das Argon, das infolge von Umwälzungsprozessen im Erdmantel an die Oberfläche gelangte. Doch nur geringe Spuren von Xenon konnten in die neue Lufthülle entweichen, denn mehr war im Erdinneren nicht vorhanden. Die Zusammensetzung der heutigen Atemluft enthält also immer noch Spuren der Prozesse, die vor 4,5 Milliarden Jahren abliefen, als die Erde vollständig geschmolzen war.

Ausblick auf die Marsforschung

Die jetzt in "Nature" veröffentlichten Forschungsarbeiten sind auch für die Erforschung des Mars von großer Relevanz. Denn auch die Oberfläche auf dem Nachbarplaneten weist einen eigentümlichen Mangel an Xenon auf. Im Lichte der neuen Erkenntnisse ist diese "Xenon-Lücke" ein Indiz dafür, dass es in der Frühgeschichte des Mars einen ähnlichen Magmaozean und ähnliche Kristallisationsprozesse wie auf der Erde gegeben haben könnte.

Veröffentlichungen:

Svyatoslav S. Shcheka and Hans Keppler,
The origin of the terrestrial noble-gas signature,
Nature (2012), Published online 10 October 2012
DOI: 10.1038/nature11506

Ewen Callaway,
The mysterious case of the missing noble gas
Nature News (2012) 10 October 2012, Corrected: 12 October 2012
DOI: 10.1038/nature.2012.11564
mit einem mit Podcast-Interview mit Prof. Dr. Hans Keppler

Christian Wißler 
Mediendienst Forschung
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