Mittwoch, 27. März 2013

Wertstoffe aus Hüttenhalden reduzieren Rohstoffimporte


     Hüttenhalden bergen wichtige Rohstoffe wie Metalle und Mineralien, die oft noch ungenutzt sind. Der Grund: Es fehlen umfassende Daten über die genauen Wertstoffpotenziale der Halden. Um diese Lücken zu schließen, koordiniert Fraunhofer UMSICHT das Forschungsprojekt »REStrateGIS«. Ziel ist es, ein multiskalares Ressourcenkatasters für Hüttenhalden zu entwickeln.
Deutschland ist in hohem Maße von Rohstoffimporten insbesondere für Hochtechnologieprodukte abhängig. Dabei gibt es noch viele nicht genutzte anthropogene Lagerstätten für Metalle und Mineralien. Hierzu gehören Hüttenhalden für Reststoffe wie Stäube, Schlämme, nicht verwertete Schlacken und anderen Hüttenschutt aus der Roheisen- und Stahlerzeugung. Diese werden viel zu selten genutzt, weil erstens Datengrundlagen über die konkret enthaltenen Wertstoffpotenziale fehlen. Zweitens sind neue Konzepte zur Rückgewinnung der Wertstoffe notwendig. Hier setzt das Verbundprojekt »REStrateGIS«, gefördert im BMBF-Programm »r³: Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Strategische Metalle und Mineralien«, an. Die Arbeiten werden über drei Jahre in einem inter- und transdisziplinären Ansatz von vier Partnern (Universität Halle-Wittenberg, EFTAS GmbH, FEhS e.V. und UMSICHT) durchgeführt und von einem Project Advisory Board (PAB) – bestehend aus Vertretern von Industrie, Politik, Wissenschaft und Verbänden - begleitet.
Halden mittels Fernerkundungsdaten detektieren
Um die Datenlücken über Wertstoffpotenziale in Halden durch das multiskalare Kataster zu schließen, sichtet das Team Archivdaten, wendet Methoden der Fernerkundung und innovative Labormethoden prototypisch an. Außerdem werden basierend auf chemischen und pyrometallurgischen Laborversuchen Konzepte zur Rückgewinnung von Wertstoffen entwickelt, die dann in Kombination mit einer Hemmnisanalyse in Verwertungsstrategien einfließen.
Das multiskalare Kataster bildet drei räumliche Ebenen ab. Die räumliche und inhaltliche Auflösung und Detailtiefe steigt von Ebene zu Ebene. Die oberste Ebene umfasst die Konzeption und Entwicklung eines deutschlandweiten Übersichtskatasters, das online zur Verfügung gestellt wird. In dem Kataster werden Daten aus unterschiedlichen Quellen über existierende Halden in Deutschland überblicksartig dargestellt. Das Kataster besitzt eine räumliche Komponente – die Halden werden als Objekte in einer interaktiven Kartenanwendung präsentiert.
Neue Verfahren zur Wertstoffrückgewinnung
Neben der Recherche in behördlichen Archiven zählt auch die Fernerkundung zum Mittel der Wahl. Hier wird, angewendet in zwei Testregionen, eine Methodik entwickelt, um Halden mittels Fernerkundungsdaten zu detektieren. Auf der zweiten Ebene wird die Auflösung erhöht. In einer Region mit hoher Haldendichte werden Informationen zur Lage, Größe und Herkunftsbereiche der abgelagerten Materialen in einem Geoinformationssystem (GIS) modelliert. Die dritte Ebene mit der höchsten räumlichen Auflösung beschreibt einen Haldenkörper im Detail. Hierzu wird in einem GIS ein dreidimensionales Abbild der Halde erstellt.
Weiterhin untersuchen die Forscher das abgelagerte Material der Halde. Zu diesen Untersuchungen gehören neben Laboranalysen auch Methoden der terrestrischen Reflexionsspektrometrie. Abgerundet werden die Untersuchungen durch eine flugzeuggestützte Hyperspektralbefliegung. Die Ergebnisse der Untersuchungen und Befliegung werden mit dem 3D-Modell der Halde im GIS verknüpft. Die erfassten Daten und abgeleiteten Informationen stellen die Grundlage für die Entwicklung von Verfahren zur Wertstoffrückgewinnung dar.
 http://www.ressourcenkataster.de/
Dipl.-Chem. Iris Kumpmann Abteilung Public RelationsFraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

    

Montag, 25. März 2013

Hat eine Häufung von Meteoriteneinschlägen vor 4 Milliarden Jahren die Erde bewohnbar gemacht?


     Einschläge von Asteroiden und Kometen haben die Entwicklung der Erde nachhaltig beeinflusst. Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter Beteiligung des Museums für Naturkunde in Berlin fand mithilfe von Datierungen von Meteoriten des Asteroiden Vesta, sowie mit Simulationen von Einschlagereignissen heraus, dass durch Änderungen des Orbits von Jupiter und Saturn eine Vielzahl von Körpern auf Kollisionskurs mit den Planeten des inneren Sonnensystems gelenkt wurden. Dadurch wurde vor ca. 4 Mill. Jahren ein besonders intensives Bombardement auf der Erde ausgelöst, wodurch möglicherweise die Entwicklung des Lebens auf unserem Planeten eingeleitet wurde.
Die Antwort auf die Frage, wie das Leben auf der Erde entstanden ist, ist unmittelbar mit der Rekonstruktion der Entwicklungsgeschichte der Planeten verbunden. Neue Computersimulationen von der Bildung des Planetensystems deuten darauf hin, dass vor allem die großen Gasplaneten Jupiter und Saturn nach ihrer Entstehung durch gravitative Störungen ihren Abstand zur Sonne zunächst verringert haben, um später wieder weiter nach außen zu wandern. Die Wanderung der großen Gasriesen hat dabei viele kleinere Körper mit Durchmessern von bis zu mehreren 100 Kilometern auf exzentrische Bahnen gelenkt und damit Kollisionen mit den Planeten des inneren Sonnensystems verursacht. Die Spuren eines starken Anstieges des extraterrestrischen Bombardements vor ca. 4 Milliarden Jahren sind auf der Erde nicht mehr erhalten, spiegeln sich jedoch in den kraterübersäten Oberflächen von Mond, Merkur und größeren Asteroiden wie Vesta wider, der 2011/2012 von der Dawn Mission der NASA erkundet wurde. Beim Einschlag werden Gesteinsbrocken ausgeworfen, die als Meteoriten auf die Erde regnen. Aufgrund der hohen Temperaturen, die bei Einschlaggeschwindigkeiten von mehr als 10 km/s auftreten kann anhand radiometrischen Altersdatierungen (40Ar–39Ar Methode) das Auswurfalter bestimmt werden. Meteoriten von Vesta zeigen eine auffällige Häufung von Altersdatierungen zwischen 3,4 und 4,1 Milliarden Jahren. Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Simone Marchi (Lunar Science Institute, Southwest Research Institute, Colorado, USA) interpretiert diese Häufung als Anzeichen für eine Phase eines besonders heftigen Bombardements von Körpern mit ungewöhnlich hoher Geschwindigkeit (>10 km/s). Anhand von Computersimulationen, die am Museum für Naturkunde in Berlin durchgeführt wurden, konnte nachgewiesen werden, dass bei hohen Geschwindigkeiten die Menge des ausgeworfenen und dabei stark erhitzen Materials um das 100 -1000fache erhöht wird.
Die Daten von Vesta liefern somit einen indirekten Beweis für die Wanderung der großen Gasriesen Jupiter und Saturn und für die dadurch ausgelöste Phase eines intensiven Bombardements der Planeten des inneren Sonnensystems. Durch diese Häufung von Einschlagprozessen auf der Erde wurden weitreichende Veränderungen der Umwelt ausgelöst. Somit wurden die lebensfreundlichen Bedingungen (Habitabilität) auf unserem Planeten möglicherweise nur durch einen kosmischen Zufall in der Frühzeit der Entwicklung unseres Sonnensystems eingeleitet.
Originalveröffentlichung: Marchi S., Bottke W.F., Cohen B.A., Wünnemann K., Kring D.A., McSween H.Y., De Sanctis M.C., O’Brien D.P., Schenk P., Raymond C.A., Russell C.T. (2013): High-velocity collisions from the lunar cataclysm recorded in asteroidal meteorites. – Nature Geoscience, 10.1038/NGEO1769    
Dr. Andreas Kunkel PressestelleMuseum für Naturkunde - Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung

Via Informationsdienst Wissenschaft 

ScienceCasts: Collision Course? A Comet Heads for Mars

Montag, 18. März 2013

3 D Visualisierung in den Geowissenschaften

Die Geologin Dawn Sumner stellt hier ein wirklich cooles virtuelles 3-D Instrument vor, mit dem man als Geowissenschaftler nicht nur direkt in die Erde schauen, sondern auch auf den Oberflächen fremder Planeten spazieren gehen kann.



via @terrorzicke

Donnerstag, 14. März 2013

Afrika: Millionen Jahre alte Fischfossilien entdeckt


Forscher um die LMU-Paläontologin Bettina Reichenbacher haben im Rift Valley in Kenia zahlreiche Fischfossilien gefunden.
In der Gebirgskette Tugen Hills in Kenia sind die Paläontologie-Professorin Bettina Reichenbacher und ihre Mitarbeiter auf acht Fundstätten von Fischfossilien gestoßen. „Es ist sehr selten, dass so viele Fischfossilien auf einmal entdeckt werden und diese dann auch noch so gut erhalten sind“, sagt Bettina Reichenbacher.
Die Fossilien sind zwischen zehn und zwölf Millionen Jahre alt. Fossilienfunde sind wichtig, um die Evolutionsgeschichte zu verstehen. Paläontologen interessieren sich dabei nicht nur für die Anatomie der Fossilien, sie können auch Rückschlüsse auf die damalige Umwelt und das damalige Klima ziehen. „Wir können anhand der Fossilien zum Beispiel erkennen, ob die Fische in tropischen Seen lebten oder in Gewässern, die in Trockengebieten lagen“, sagt Bettina Reichenbacher. So können die Wissenschaftler Aussagen darüber treffen, wann im Zeitalter des mittleren Miozäns die tropischen Wälder kleiner wurden und Grasländer mit geringem Baumbestand aufkamen. Das ist evolutionsgeschichtlich von Bedeutung, da die Entstehung von Grasländern die Entwicklung der Hominiden, der Vorläufer des heutigen Menschen, geprägt hat.

Das Rift Valley in Kenia gilt als Wiege der Menschheit seit Anthropologen dort die Überreste menschlicher Urahnen gefunden haben. Es zählt zu den weltweit bedeutendsten Fundorten von Hominidenfossilien.
Neue Arten gefunden
„Unsere Vermutung ist, dass die Fische durch den Einfluss des Vulkanismus gestorben sind. Viele Fischfossilien haben ein geöffnetes Maul, was dafür sprechen könnte, dass sie erstickt sind“, sagt Bettina Reichenbacher. Der Vulkanismus könnte zugleich dafür gesorgt haben, dass die Fische heute so gut erhalten sind. Sie wurden womöglich unter einer Ascheschicht begraben und dadurch vor Verwitterung und Verwesung geschützt.

Die Wissenschaftler erwarten, dass unter den zahlreichen Fossilien, die sie und ihr Team gefunden haben, mehrere neue Arten sind. Im heutigen Afrika gibt es an die 3000 Arten von Süßwasserfischen. Diesem Artenreichtum stehen weniger als 60 fossil überlieferte Arten gegenüber, weil bislang vor allem nur einzelne Zähne und Knochen von Fischen gefunden wurden. „Die Auswertung der von uns gefundenen Fossilien wird uns wesentliche Informationen über die Evolution der Fischfauna nicht nur in Kenia, sondern in ganz Afrika geben“, sagt Bettina Reichenbacher.
Luise Dirscherl
Stabsstelle Kommunikation und Presse
Ludwig-Maximilians-Universität München  

400 Millionen Jahre altes „Pixelauge“

Vor rund 400 Millionen Jahren tummelten sich am Meeresgrund zahlreiche Trilobiten. Die ausgestorbenen, asselartig anmutenden Tiere verfügten bereits über sehr moderne Facettenaugen, mit denen sie unter anderem das Herannahen ihrer Fressfeinde gut erkennen konnten. Diese Entdeckung machte Privatdozentin Dr. Brigitte Schoenemann am Steinmann-Institut der Universität Bonn. Sie stellt nun ihre Ergebnisse zusammen mit einem Forscher der Universität Edinburgh in Natures „Scientific Reports“ vor.
Die Trilobiten (Dreilapper) waren von 521 Millionen Jahren bis zu einem Massenaussterben vor 251 Millionen Jahren in den Weltmeeren sehr verbreitet. Die asselartig anmutenden, einige Zentimeter großen Tiere lebten mit einem schützenden, kalkverstärkten Chitinpanzer versehen am Meeresgrund und ernährten sich dort wohl von Pflanzenresten, Aas und organischen Stoffen im Schlamm. Die Urtiere wurden von tintenfischähnlichen Feinden als Beute gejagt. „Die Trilobiten waren eine nahrhafte Mahlzeit, weil sie viel Protein enthielten“, sagt Privatdozentin Dr. Brigitte Schoenemann. Um diesem Schicksal zu entgehen, rollten sich die Urtiere bei einem Angriff blitzschnell zusammen und entzogen sich ihren Häschern.
Trilobiten mussten gut im Dämmerlicht sehen können
„Damit die Trilobiten auf diese Weise rechtzeitig flüchten konnten, mussten sie ihre Fressfeinde im dämmrigen Licht am Meeresgrund rechtzeitig erkennen“, berichtet Dr. Schoenemann. Wie die Augen der Urtiere genau funktionierten, erforschte die Physiologin am Steinmann-Institut für Geologie, Mineralogie und Paläontologie der Universität Bonn in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Jes Rust. Eine sensationelle Entdeckung machte sie an Fossilien, die in der Nähe von Gerolstein in der Eifel, Bundenbach im Hunsrück und Laghdad in Marokko gefunden wurden. Zusammen mit Prof. Dr. Euan N.K. Clarkson von der Universität Edinburgh wies die Wissenschaftlerin nach, dass in den rund 400 Millionen Jahre alten Fossilien sogar die Feinstrukturen in den Facettenaugen außerordentlich gut erhalten waren.
Einmalige Einblicke in die sensorischen Strukturen der Urtiere
„Von den zu den Weichteilen zählenden Nervenzellen in den Augen wurde zuvor angenommen, dass sie nicht versteinern können“, sagt Dr. Schoenemann. „Außerdem sind diese Strukturen natürlich sehr klein.“ Aufnahmen im Computertomografen des Steinmann-Instituts der Universität Bonn zeigten jedoch, dass nicht nur die Linsen, sondern sogar auch die Sinneszellen und Zellen mit anderen Funktionen in den Facettenaugen der fossilisierten Trilobiten deutlich zu erkennen waren. Noch höher aufgelöste Bilder aus der Europäischen Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble ergaben einmalige Einblicke in die sensorischen Strukturen der Urtiere. „Erstmals konnten wir damit ein sensorisches System, ein Sinnesorgan, darstellen, das rund 400 Millionen Jahre alt ist“, sagt Dr. Schoenemann.
Jede Facette liefert wie beim Computerbildschirm einen Bildpunkt
Die bei zahlreichen heutigen Insekten, Krebsen und sogar schon manchen Trilobiten aus mehreren Hunderten bis Tausenden Facetten zusammengesetzten Augen ermöglichen oft einen riesigen Blickwinkel. Dr. Schoenemann: „Das Facettenauge ist wahrscheinlich deshalb so erfolgreich.“ Jede Facette liefert einen Bildpunkt – genauso wie das Pixel eines Computerbildschirms. Die Linsen bestehen bei den Trilobiten aus Kalzitkristallen, darunter befinden sich die Sinneszellen. Selbst der Sehnerv, der die Signale zum Gehirn leitet, ist in einer Versteinerung deutlich zu erkennen. Darüber hinaus verfügten die Urtiere über eine noch heute sehr effektive „Einrichtung“: An die Sinneszellen sind Strukturen gekoppelt, wie sie beim heute noch lebenden Pfeilschwanzkrebs zur Vorverarbeitung von Informationen dienen.
Erstaunlich moderne Bauprinzipien
Auffallend ist die vergleichsweise geringe Zahl an Facetten. „Diese Trilobiten waren an das Sehen bei schlechten Lichtverhältnissen angepasst“, berichtet die Physiologin. Große Linsen fangen viel Licht für die Sinneszellen ein – dafür haben dann nicht so viele Facetten auf den Augen Platz. Umgekehrt ist es bei einem guten Lichtangebot möglich, viele Linsen auf den Augen zu platzieren, was eine hohe Auflösung ermöglicht. „Die Facettenaugen dieser Urtiere waren bereits erstaunlich modern“, sagt Dr. Schoenemann. Ihr Bauprinzip ist bis heute etwa in den Augen von Libellen, Bienen und vielen Krebsen erhalten.
Publikation: Discovery of some 400 million year-old sensory structures in the compound eyes of trilobites, Scientific Reports, DOI: 10.1038/srep01429
Johannes Seiler Abteilung Presse und KommunikationRheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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Landslides and subsidence: engineering geology in an age of austerity

Mittwoch, 13. März 2013

Superkritisches Wasser im Erdinnern

Die Erde ist der einzige uns bekannte Planet, der Wasser in gewaltigen Mengen und in allen drei Phasenzuständen aufweist. Aber der irdische Allerweltsstoff Wasser hat sehr ungewöhnliche Eigenschaften, die dann zutage treten, wenn man ihn unter hohen Druck und hohe Temperaturen bringt. Eine deutsch-finnisch-französische Forschergruppe veröffentlichte in der neuen Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Science (PNAS), was geschieht, wenn man Wasser unter Druck- und Temperaturbedingungen bringt, wie sie in der tiefen Erde herrschen. Bei Drücken über 22 MPa und Temperaturen über 374°C, jenseits des kritischen Punktes, wird Wasser zu einem sehr aggressiven Lösungsmittel, ein Umstand, der entscheidend für die Physikochemie des Erdmantels und der Erdkruste ist.
„Ohne Wasser im Erdinneren gäbe es keine Stoffkreisläufe und keine Tektonik. Aber wie das Wasser im oberen Erdmantel und in der Erdkruste wirkt, ist immer noch Gegenstand intensiver Forschung“, sagte Dr. Max Wilke vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ, der zusammen mit seinem Kollegen Dr. Christian Schmidt und einem Team der TU Dortmund die Experimente durchführte. Die Forschergruppe brachten dazu das Wasser ins Labor. Zunächst wurde die mikroskopische Struktur von Wasser in Abhängigkeit von Druck und Temperatur experimentell mithilfe von Röntgen-Raman-Streuung untersucht. Dazu wurde die Diamantstempelzellen des GFZ an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle ESRF in Grenoble benutzt, in denen sehr kleine Wasserproben eingeschlossen, geheizt und auf immer höhere Drücke gebracht wurden. Die Analyse der Daten erfolgte mit Hilfe von molekulardynamischen Simulationsrechnungen durch den GFZ-Wissenschaftler Sandro Jahn.
„Die Studie zeigt, dass die Struktur des Wassers sich kontinuierlich von einer geordneten vernetzten Struktur zu einer ungeordneten, gering vernetzten Struktur bei überkritischen Bedingungen entwickelt“, erläutert Max Wilke. „Die Kenntnis dieser strukturellen Eigenschaften des Wassers in der tiefen Erde ist eine wichtige Grundlage zum Verständnis von chemischen Verteilungsprozessen in metamorphen und magmatischen Prozessen.“ Die Studie ermöglicht eine bessere Abschätzung des Verhaltens von Wasser unter Extrembedingungen bei geochemischen und geologischen Prozessen . Man nimmt an, dass die besonderen Eigenschaften von überkritischem Wasser auch das Verhalten von Magma steuert.

Sahle Ch.J., Sternemann C., Schmidt C., Lehtola S., Jahn S., Simonelli L., Huotari S., Hakala M., Pylkkänen T., Nyrow A., Mende K., Tolan M., Hämäläinen K., Wilke M. (2013) Microscopic structure of water at elevated temperatures and pressures. PNAS, http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1220301110
Dipl.Met. Franz Ossing Presse- und ÖffentlichkeitsarbeitHelmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

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Freitag, 8. März 2013

Verdampfende Felsbrocken und Schneebälle mit Schleppe

Himmelskörper, die die Erdbahn kreuzen, rufen stets eine Mischung aus Faszination und Furcht hervor. Wann Sterngucker sich sorglos der Bewunderung hingeben dürfen und wie es heute um den Schutz vor Meteoriteneinschlägen steht, erklärt Prof. Dr. Ulrich Heber vom Astronomischen Institut der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU).
Am 15. Februar 2013 wurde es eng im erdnahen Raum. Die Explosion eines Kleinstplaneten über der russischen Millionenstadt Tscheljabinsk richtete verheerende Schäden an und beherrschte die Medienberichte. Wenige Stunden später flog ein zehn- bis 20-mal so schwerer Asteroid in nur 28.000 Kilometern Abstand an der Erde vorbei, verfehlte sie also, für astronomische Verhältnisse, um Haaresbreite. Er tauchte noch unter die Umlaufbahnen derjenigen Satelliten, die aus unserer Sicht fest am Himmel stehen. Trotz seiner bedrohlichen Masse rief dieser Passant viel weniger Medienecho hervor, weil er nichts zerstörte. Die beiden Himmelskörper kamen aus völlig verschiedenen Richtungen und hatten nichts miteinander zu tun. Dass sie innerhalb so kurzer Zeit eintrafen, war Zufall.
Mit schätzungsweise 17 Metern entsprach der Durchmesser des Kleinstplaneten über Russland der Länge eines Lastwagens mit Anhänger. Nicht die Ausmaße, sondern die rasante Geschwindigkeit von 65.000 Kilometern pro Stunde verlieh ihm seine Wucht. Die Gebäudeschäden und Verletzungen in Tscheljabinsk sind fast ausschließlich auf die enorme Druckwelle zurückzuführen, die entstand, als der Ausreißer aus dem Asteroidengürtel in etwa 20 km Höhe über dem Ural explodierte. Er raste unter einem flachen Winkel in die Erdatmosphäre, lud sich mit Reibungshitze auf und zersprang in einem weißen Lichtblitz. Von seinen 10.000 Tonnen Masse verdampfte das meiste. Ein relativ kleiner Teil erreichte als Meteoritenschauer den Erdboden, weshalb nur wenige Dutzend Bruchstücke gefunden wurden. Unglücklicherweise ging er über dicht besiedeltem Gebiet nieder. Die Erde bietet überwiegend Wasserlandeplätze, deshalb ist der Sturz eines Meteors in den Ozean erheblich wahrscheinlicher.
Wir kennen um die 60.000 Asteroiden im Sonnensystem; die meisten davon kreisen zwischen Mars- und Jupiterbahn. Tatsächlich dürften es mehrere Millionen sein. Etwa alle einhundert Jahre ist damit zu rechnen, dass die Erde mit einem gefährlich großen Objekt kollidiert. Können wir ein solches Ereignis voraussehen und uns davor schützen? Wenn der Asteroid, wie in Russland, vergleichsweise klein und sehr schnell ist, bleibt das höchst unwahrscheinlich. Auch die besten Teleskope der Welt hätten einen solchen Körper frühestens zwei Stunden vor dem Auftreffen sichten können - im vorliegenden Fall nicht einmal das, denn der Körper kam fast direkt aus der Richtung der Sonne. Dennoch hätte eine kurzfristige Warnung in Tscheljabinsk vielleicht etwas bewirken können. Viele Menschen wurden durch die Splitter zerberstender Glasscheiben verletzt, weil sie nahe am Fenster standen, um das Schauspiel zu beobachten – darauf hätten sie, wären sie vorbereitet gewesen, wohl verzichtet.

Obwohl seit Menschengedenken noch nie ein so folgenschwerer Einschlag verzeichnet wurde, war der Schaden vergleichsweise gering. Wirklich gefährlich wird es, wenn Himmelskörper von der Klasse des Asteroiden, der im Februar mit einer Stundengeschwindigkeit von 28.600 Kilometer an uns vorbeizog, auf dem Erdboden auftreffen. Der 45 Meter breite und 130.000 Tonnen schwere Gesteinsbrocken hätte einen Krater von 1 km Breite hinterlassen, mit katastrophalen Folgen für das Leben in weitem Umkreis. Gegenwehr hätten wir leider nicht leisten können, wenn die Flugbahn des Objekts auch im Voraus recht genau berechnet war. Dasselbe würde für einen Asteroiden wie denjenigen gelten, der beim Einschlag im Nördlinger Ries vor 15 Millionen Jahren einen Krater mit 20 km Durchmesser hinterließ. Dass wir seine Annäherung über lange Zeit beobachten könnten, wäre uns keine Hilfe.

Zwei andere, seit langem erwartete Himmelserscheinungen dieses Jahres sind bedenkenlos und ganz in Ruhe zu betrachten. Der Komet PANSTARRS zieht eben jetzt an der Erde vorbei. Bei klarem Wetter könnte der Schweifstern ab dem 11. März kurz vor 19 Uhr im Westen, knapp links vom Sonnenuntergangspunkt, mit bloßem Auge zu sehen sein. Am darauffolgenden Abend steht er neben dem Mond, und weitere 24 Stunden später ist sein Schweif auf die schmale Sichel ausgerichtet. Bis Ende März durchläuft PANSTARRS die Sternbilder Fische und Andromeda, erscheint uns aber weniger hell und muss zudem ab 19. 3. mit dem zunehmenden Mond konkurrieren. Von Ende November bis Anfang 2014 zeigt sich dann der Komet ISON. Er ist als außergewöhnlich hell angekündigt. ISON hat also Aussichten, der Weihnachtsstern des 21. Jahrhunderts zu werden: ein prachtvoller Schweif, der sich in den Dezemberabenden über den Himmel zieht – vorausgesetzt, dass sein eisiger Kern nicht vorher zerbricht.
Blandina Mangelkramer
Kommunikation und Presse
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 

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Dienstag, 5. März 2013

Spektakuläres Himmelsschauspiel - „C/2011 L4 PANSTARRS

Bald können Astronomiefans Zeugen einer außergewöhnlichen Himmelserscheinung sein: Der Komet „PANSTARRS“ nähert sich auf etwa 50 Millionen Kilometer der Sonne und wird dann bei klarem Himmel mit bloßem Auge in der Abenddämmerung im Nordwesten am Horizont sichtbar. Nach Vorausberechnungen von Astronomen wird er dabei wie einer der hellsten Sterne am Himmel erscheinen. Dem Beobachter bietet er ein diffuses Erscheinungsbild mit einem Schweif von bis zu 20 Grad. Die geeignetste Beobachtungszeit ist von 16. bis 23. März.
Der Komet mit dem vollständigen Namen „C/2011 L4 PANSTARRS“ wurde im Juni 2011 mit dem Teleskop „Pan-STARRS“ (Panoramic Survey Telescope And Rapid Response System) in der Nähe von Hawaii entdeckt. „Gefährlich für die Erde kann dieser Schweifstern nicht werden, da er in einer Entfernung von mehr als 150 Millionen Kilometern an der Erde vorbeiziehen wird“, sagt Dr. Michael Geffert vom Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn. Nach den ersten Beobachtungen wurde klar, dass dieser Komet bei seiner größten Annäherung an die Sonne mit bloßem Auge sichtbar sein würde. Dr. Geffert: „Allerdings sind solche Angaben auch immer etwas mit Vorsicht zu genießen, da Kometen in gewisser Weise Individuen sind, also durchaus unterschiedliche Entwicklungen haben können.“
Millionen Kilometer langer Schweif
Ein Komet ist eine kosmische Zusammenballung aus Eis, Staub und Stein mit einer Größe von etwa fünf bis 50 Kilometern. Astronomen entdecken pro Jahr mit ihren Teleskopen etwa 30 Kometen, die sich auf langgestreckten Bahnen um die Sonne bewegen. Bei Annäherung an die Sonne verdampft das Eis und auch kleinere Staubteilchen werden von dem Kern weggerissen und bilden eine bis zu 100.000 Kilometer große Hülle (Koma) um den Kometenkern. Bei noch größerer Annäherung an die Sonne entwickelt der Komet bis zu zwei gewaltige Schweife, die durchaus Millionen Kilometer lang sein kann. Da die kleinen Teilchen sich über ein großes Volumen verteilen und das Sonnenlicht reflektieren, entsteht für den Beobachter auf der Erde eine beeindruckende Leuchterscheinung.
Nächster Komet wird schon im November erwartet
Nur selten erreichen Kometen eine so spektakuläre Helligkeit, dass man sie mit bloßem Auge erkennen kann. Der letzte Komet, der gut ohne Hilfsmittel beobachtet werden konnte, war „Hale-Bopp“ im Jahr 1997. Für das laufende Jahr 2013 erwarten Astronomen noch einen weiteren Kometen mit der Bezeichnung C/2012 S1 ISON, der möglicherweise im November sogar am Tageshimmel sichtbar sein könnte. „Das ist phantastisch, dieses Jahr ist für uns das Jahr der Kometen“, so die Einschätzung von Dr. Geffert vom Argelander-Institut. Astronomen der Universität Bonn haben über viele Jahre zur Beobachtung und Bahnbestimmung neuer Kometen beigetragen.
Das Argelander-Institut hat eine Homepage (http://www.astro.uni-bonn.de/kometen-2013/) und eine Telefonhotline 0228/737461 eingerichtet, bei der die Öffentlichkeit von Dienstag, den 5. März bis Freitag, den 8. März, und von Montag, den 12. März, bis Freitag, den 15. März, jeweils von 10 bis 12 Uhr und von 16 bis 18 Uhr weitere Informationen erhält.
Amateurastronomen des Bonner Sternhimmels (Volkssternwarte Bonn) und Mitarbeiter des Argelander-Instituts werden bei klarem Himmel in den Räumen des Argelander-Instituts, Auf dem Hügel 71 in Bonn, am Freitag und Samstag, 15. und 16. März, jeweils ab 18 Uhr öffentliche Beobachtungen anbieten.

Johannes Seiler Abteilung Presse und KommunikationRheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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Rubidium, Water and Indicator (slow motion) - Periodic Table of Videos

Montag, 4. März 2013

Hangrutsche präzise vorhersagen


Kommen Hänge ins Rutschen, können Menschen schwer oder gar tödlich verletzt werden. Ein Frühwarnsystem koppelt nun erstmals geologische Daten mit aktuellen Wettervorhersagen – und gibt im Bedarfsfall konkrete Warnungen aus.
Sintflutartig prasselt der Regen auf die bereits völlig aufgeweichte Erde. Flüsse treten über die Ufer, Anwohner schleppen Sandsäcke, um sich vor dem steigenden Wasserpegel zu schützen. Und auch in bergigen Landschaften bangen die Menschen: In Hanglagen kann die durchnässte Erde leicht abrutschen und Autos, Häuser und im schlimmsten Fall auch Menschen unter sich begraben. Experten ermitteln anhand von Gefahrenzonenkarten, wie wahrscheinlich es ist, dass ein bestimmter Hang ins Rutschen kommt. Das Problem: Die Karten sind statisch, sie beziehen also die aktuellen Wetterverhältnisse nicht mit ein. Dabei löst vor allem Starkregen die Katastrophen aus.
Künftig erhalten die Sicherheitsexperten Unterstützung: Das Frühwarnsystem ELDEWAS koppelt dynamische Wetterinformationen und -vorhersagen mit den statischen Daten über die Region, etwa Höhenprofile, Hangneigungen, Landnutzung – und gibt im Gefahrenfall eine Frühwarnung aus. ELDEWAS steht für »Early Landslide Detection and Warning System«. Entwickelt wird es von Forschern des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB in Karlsruhe. »Das Frühwarnsystem ELDEWAS geht Hand in Hand mit dem EU-Projekt INCA-CE, in dem Forscher daran arbeiten, die kurzfristige Wettervorhersage, das ‚Nowcasting‘, zu verbessern«, sagt Dr. Oliver Krol, Wissenschaftler am IOSB. Während übliche meteorologische Daten meist nur stündlich aktualisiert werden und ein räumliches Raster von zehn Kilometern zeigen, sagen die Experten das Wetter im Projekt INCA-CE für 15-minütige Abstände und auf einen Kilometer genau vorher.
Aktuelle Wetterdaten miteinbeziehen.
Das Frühwarnsystem für Hangrutsche entwickeln die Forscher zunächst für das österreichische Burgenland; das regionale Sicherheitszentrum stellt dafür alle benötigten Daten zur Verfügung. Wie steil sind welche Hänge? Wie ist der jeweilige Boden beschaffen, besteht er aus Sand, Lehm oder Fels? Wie wird das Land genutzt, wo sind Befestigungen, Häuser oder Straßen, wo Wald oder Wiese? Diese langfristig gleichbleibenden Parameter verknüpfen die Forscher mit den sich ständig ändernden Wetterdaten. Diese bekommen sie online vom Österreichischen Wetterdienst ZAMG gestellt, der sich auch im Projekt INCA-CE beteiligt. Ein erster Praxistest ist im Frühjahr geplant, dann wollen die Forscher erstmals aktuelle Wetterdaten in ihrem Frühwarnsystem berücksichtigen. Im Herbst soll der Prototyp fertig sein. »Die Software lässt sich dann natürlich auch in anderen Ländern und Gegenden einsetzen«, sagt Krol. Das erklärte Ziel: Das System soll im Hintergrund permanent die Lage analysieren und bei Gefahr selbstständig eine Warnung mit entsprechenden Koordinaten und dem dort zuständigen Ansprechpartner ausgeben. Dieser soll automatisch per SMS vor dem drohenden Ereignis gewarnt werden, so dass er entsprechende Maßnahmen einleiten kann – beispielsweise die Bevölkerung evakuieren und das Gebiet absperren.
Bis dahin warten jedoch noch einige Herausforderungen auf die Forscher: Etwa die Online-Wetterdaten in das System einzubinden und die erhaltenen Daten zu bewerten. »Die meiste Arbeit liegt sicherlich in der Beantwortung der Frage: Ab welchen Werten ist ein Zustand kritisch? Während feste Schwellwerte nur ein Ja oder Nein als Antwort erlauben und nur den Worst Case abdecken, setzen wir auf eine Beschreibung mittels Fuzzy-Logik«, erläutert Krol. »Wir weichen also die Schwellwerte der unterschiedlichen Einflussgrößen auf und können diese miteinander verknüpfen. So erreichen wir eine möglichst realistische Risikobewertung.«
Britta Widmann Presse und ÖffentlichkeitsarbeitFraunhofer-Gesellschaft

Gleichzeitiger Anstieg von Kohlendioxid und antarktischer Temperatur am Ende der letzten Eiszeit

Beim Übergang von der letzten Kalt- zur jetzigen Warmzeit vor 20.000 bis 10.000 Jahren ist der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre zeitgleich mit der antarktischen Temperatur angestiegen. Zu diesem Schluss kommt ein europäisches Forscherteam, das das Alter der eingeschlossenen Luftblasen im antarktischen Eisbohrkern EPICA Dome C neu bestimmt hat. Die Studie unter Beteiligung des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, erscheint jetzt in der Fachzeitschrift Science.
Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre in der Vergangenheit kann aus Luftblasen rekonstruiert werden, die in antarktischem Eis eingeschlossen sind. Aus bisher gewonnenen Eisbohrkernen konnte so die natürliche Variabilität des Treibhausgases Kohlendioxid und der antarktischen Temperatur während der vergangenen 800.000 Jahre bestimmt werden. Wie schnell Luftblasen in Eisbohrkernen welcher Tiefe eingelagert wurden, haben Forscher unter der Leitung des französischen Laboratoire de Glaciologie et Geophysique de l’Environnement jetzt neu berechnet. Mit Hilfe des Stickstoffisotops 15 N konnten sie zeigen, dass die eingeschlossene Luft im EPICA Dome C Eiskern während des Übergangs von der letzten Kalt- zur jetzigen Warmzeit älter ist als bisher angenommen. Dieser Eiskern wurde im Rahmen des Projektes EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica) gewonnen.

„Wir haben festgestellt, dass frühere Altersberechnungen der eingeschlossenen Gase auf Grund heutigen Wissens zu ungenau sind,“ sagt Dr. Peter Köhler, Physiker am Alfred-Wegener-Institut (AWI), Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung und Co-Autor der Science-Studie. Temperatur- und Treibhausgasmessungen an Eiskernen werden in verschiedenen Tiefen gemessen. Jeder Tiefe wird dann ein Alter zugewiesen. Hierbei unterscheiden sich die notwendigen Altersmodelle für die Temperatur und die Treibhausgase. Temperaturänderungen lassen sich indirekt über die Isotopie der Wassermoleküle des Eises nachweisen. Konzentrationen der Treibhausgase werden direkt an antiken Luftblasen gemessen, die bei ihrer Entstehung erst komplett von der Atmosphäre getrennt sein müssen. Dies geschieht am unteren Ende des Firnes beim sogenannten Blasenabschluss in einer Tiefe von etwa 100 Metern, wenn sich Schnee zu Eis verdichtet.

Bei einer Reanalyse des Blasenabschlusses im EPICA Dome C Eisbohrkerns aus der Antarktis haben die Forscher jetzt Veränderungen in der Dicke der Firnschicht mit Hilfe der 15 N-Isotope neu bestimmt und in die Altersbestimmung mit einbezogen. Ihr Ergebnis: Der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre ist während des Übergangs von der letzten Kalt- zur Warmzeit vor 20.000 bis 10.000 Jahren „gleichzeitig“ mit der antarktischen Temperatur angestiegen. Als „gleichzeitig“ definieren die Wissenschaftler dieser Studie Zeitunterschiede von weniger als 200 Jahren während der vier im untersuchten Zeitraum bekannten abrupten Veränderungen in beiden Klimavariablen.
„Wir beschreiben den zeitgleichen Anstieg der antarktischen Temperatur und des globalen atmosphärischen Kohlendioxidgehalts während des letzten Übergangs von Kalt- zu Warmzeit. Diese Gleichzeitigkeit legt nahe, dass es starke Rückkopplungsmechanismen gibt, die beide Klimavariablen miteinander verbinden. Wichtig ist hierbei, dass unsere Studie nur Details über die Gleichzeitigkeit dieser beider Variablen zeigt. Wenn wir vollständig verstehen wollen, wie das Ende der letzten Eiszeit stattgefunden hat, benötigen wir darüber hinaus Daten über Temperaturänderungen in anderen Teilen der Erde und müssen sie unseren Ergebnissen zeitlich zuordnen. Für diese letztendliche Interpretation sind nicht nur andere Klimazeitreihen, sondern auch Klimamodelle notwendig“, so AWI-Physiker Köhler.

Originalveröffentlichung:
F. Parrenin, V. Masson-Delmotte, P. Köhler, D. Raynaud, D. Paillard, J. Schwander, C. Barbante, A. Landais, A. Wegner, J. Jouzel: Synchronous Change of Atmospheric CO2 and Antarctic Temeprature During the Last Deglacial Warming. Science XX (2013); DOI: 10.1126/science.1226368
Ralf Röchert Kommunikation und MedienAlfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung

via Informationsdienst Wissenschaft
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