Archive for the 'Geowissenschaften' Category

Geologisch relevant

Mai 18th, 2010

Die Welt ist vergänglich. Als Geologe ist einem das bewusst, doch ist man gewohnt in Dimensionen von hunderten Millionen von Jahren zu denken – oder zumindest in hunderttausenden. Der Gígjökull, eine Gletscherzunge des allseits bekannten Eyjafjallajökull, hat sein Bild innerhalb von wenigen Wochen grundlegend geändert. Die sprichwörtlichen geologisch relevanten Zeiträume sind plötzlich nach menschlichen Begriffen zu fassen.

Eyjafjallajökull (Martin Rietze)

Eyjafjallajökull (Martin Rietze)

Eyjafjallajökull mit Gígjökull (Martin Rietze)

Eyjafjallajökull mit Gígjökull (Martin Rietze)

Die folgende Aufnahme aus dem Jahr 2008: Die Gletscherlagune ist völlig mit Lava aufgefüllt:

Gígjökull (Karl Urban, CC-BY-SA)

Gígjökull (Karl Urban, CC-BY-SA)

Vielen Dank an Martin Rietze für die Freigabe seiner Bilder. Auf seiner Seite gibt es auch etliche Ausbruchsvideos, aus nächster Nähe aufgenommen.

Reißende Fluten auf Titan?

Mai 16th, 2010

 Bild vergrößernDie Aufnahmen entstanden während des letzten Titan-Vorbeiflugs der vierjährigen Kernmission von Cassini, die daraufhin verlängert wurde. (NASA JPL)

Bild vergrößernDie Aufnahmen entstanden während des letzten Titan-Vorbeiflugs der vierjährigen Kernmission von Cassini, die daraufhin verlängert wurde. (NASA JPL)

Ein US-französisches Forscherteam um Alice Le Gall vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA hat Radaraufnahmen des Saturnmonds Titan untersucht. Bei einem Vorbeiflug der NASA-Sonde Cassini im Mai 2008 waren Rinnenstrukturen entdeckt worden, die deutlich heller erscheinen als alle anderen Oberflächenphänomene. Die Wissenschaftler schließen nun daraus, dass sich in der gebirgigen Region Xanadu regelmäßig starke Flutereignissen auftreten. Darüber berichten sie in der Juniausgabe der Wissenschaftszeitschrift Icarus.

Wenn die Elemente irdische Gebirge zerkleinern, entsteht Gesteinsschutt. Schutt, der abtransportiert werden muss. Diese Aufgabe übernehmen Gebirgsbäche, die den Kieseln zwar freie Fahrt anbieten, aber keine sonderlich komfortablen Transportbedingungen. Es wird geschubst und gedrängelt. Schon nach wenigen Kilometern im Bach entsteht aus dem kantigen Erosionsschutt ein vertrautes Bild: Völlig gerundete und abgeplattete Kiesel säumen das Flussbett.

Genau einen solchen Prozess meint das Team um Alice Le Gall in der Bergregion Xanadu auf Titan entdeckt zu haben: „Wir glauben, dass hier die gleichen Prozesse wirken, die auf der Erde Flussgeröll polieren. Beim Abwärtsrollen werden alle Ecken abgeschliffen.“

Anders als auf der Erde spielt Wasser auf dem Saturnmond nicht die Rolle des Trägermediums, sondern die des Gesteins. Mit einer Oberflächentemperatur von -180°C ist es hier viel zu kalt für sprudelnde Gebirgsbäche – aus Wasser. Es ist zu einer harten Mischung aus Staub und Eis gefroren. Flüssiges Methan und Ethan bilden Wolken und Nebel, die auch für die Entstehung von Niederschlag verantwortlich sein dürften.

Dichte Wolken aus Kohlenwasserstoffen erschweren die Beobachtung der Titanoberfläche und die Forscher sind auf Radaraufnahmen angewiesen, da diese Wellen die Atmosphäre durchdringen und Oberflächenstrukturen abbilden können. Warum gerade die Rinnenfüllungen stärkere Reflexionen hervorrufen, war bisher nicht klar.

„Bisher wusste niemand, warum Xanadu so hell erscheint, bestätigt Teammitglied Steve Wall vom JPL. „Diese Art von Geometrien wurden in einer natürlichen Umgebung nicht erwartet. Wir glauben aber, das Rätsel gelöst zu haben.“

Runde Eiskiesel

 Bild vergrößernAbgeschliffener Gebirgsschutt ist ein klares Anzeichen für vorhandene Fließgewässer wie Flüsse.  (NASA/JPL/ESA/University of Arizona und S.M. Matheson)

Abgeschliffener Gebirgsschutt ist ein klares Anzeichen für vorhandene Fließgewässer wie Flüsse. (NASA/JPL/ESA/University of Arizona und S.M. Matheson)

Trotz vieler Unterschiede gibt es klare Analogien geologischer Oberflächenprozesse auf Erde und Titan. Das titanische Eisgestein wird ebenso zu flachen runden Kieseln, wie das an einem Bergbach in den Alpen geschieht. Den Eiskieseln kommt nun gerade ihre Form zu Gute. Denn Eis reflektiert Radarstrahlung sehr stark, noch viel besser tun dies jedoch runde Körper. Die Reflexion auf ihrer Oberfläche wird immer direkt zum Sender zurückgeschickt.

Die These von Le Galls Team ist nicht völlig gewagt, denn runde Kiesel konnten auf der Oberfläche direkt beobachtet werden. Als die europäische Landesonde Huygens am 15. Januar 2005 im Grenzbereich zwischen den Regionen Adiri und Shangri-la niederging, fand sie sich zwischen zwei bis 20 Zentimeter großen Kieseln wieder, die gut gerundet erschienen. Die Rinnen von Xanadu sind auf Cassinis Radaraufnahmen deutlich heller als Huygens‘ Landegebiet, müssen hier also viel dichter gelagert sein.

Lässt sich die Interpretation der Radardaten bestätigen, wäre ein weiterer Baustein in der Hydrosphäre des Titan geschlossen.

Dies ist ein Crosspost von Raumfahrer.net.

Eyjafjallajökull: Am Ort des Geschehens

April 20th, 2010

Eruptionswolke am 17. April 2010 (NASA)

Eruptionswolke am 17. April 2010 (NASA)

Der Eyjafjallajökull (zu deutsch etwa: Inselberggletscher) – mittlerweile können den Namen die meisten ModeratorInnen aussprechen – ist ein Glücksfall für die Isländer. Gewiss, unter dem Eispanzer schlummert ein Vulkan, was eine gefährliche Mischung aus Feuer und Eis mit sich bringt. Reagiert vulkanische Lava mit Wasser, sind Eruptionen umso explosiver. Nein: Eyjafjallajökull gehört zu den kleineren Gletschern Island. An seinen Flanken liegen nur wenige Höfe.

Explodieren subglaziale Vulkane, kommt es zu einem Jökulhlaup (wörtlich: Gletscherlauf) und Schmelzwasser dringt unter dem Gletscher hervor. Nicht Asche oder Lava stellen die unmittelbarste Gefahr der isländischen Kettenraucher Vulkane dar, sondern Jökulhlaups. Auch hier können die Isländer froh sein: Eyjafjallajökull entwässerte die geschmolzenen Massen über eine vergleichsweise schmale Sandur-Fläche, das Markafljótsaurar. Ein Sandur, oder Sander, ist eine Jökulhlaup-Auswaschebene aus grobem Gesteinsschutt und etlichen größeren Findlingen.

Warum hatten die Isländer Glück? Die letzte große Jökulhlaup ereignete sich im Herbst 1996. Der Vulkan Gjálp unter der größten Eiskappe Europas, dem Vatnajökull, brach damals aus. Die wenige Wochen andauernde Eruption führte übrigens genauso zu Einschränkungen im Flugverkehr, jedoch nur im Nordatlantikraum aufgrund für Mitteleuropa günstigerer Windbedingungen.

Die Eruption füllte den subglazialen See Grímsvötn mit Schmelzwasser, der ab einer kritischen Füllung überlief und dann binnen eines Tages zum zweitgrößten Strom der Welt anwuchs: Bis zu 45.000 m³/s Schmelzwasser ergossen sich ins Meer, an Wassermasse nur übertroffen durch den Amazonas. Die Ringstraße, Islands Hauptverkehrsstraße, wurde schwer beschädigt, zwei Flüsse verlagerten willkürlich ihre Flussbetten und das angespülte Sedimentmaterial verschob die Küstenlinie um 800 Meter ins Meer hinaus. Rund 750 km² neues Land entstanden. Bei der Besichtigung der Schäden sagte der damalige Ministerpräsident Davíd Oddson*, in wenigen Stunden sei Island im Straßenbau um 20 bis 30 Jahre zurückgeworfen worden.

Die Jökulhlaup von 2010 ist bei weitem nicht so schlimm [Nachtrag: selbst die Ringstraße wurde aktuell nur leicht beschädigt und ist bereits wieder repariert]. Als ich im März 2008 einen Ausflug in die Gegend machte, war es noch friedlich. Durch das Markafljótsaurar zogen ein paar Rinnsale, durch die wir mit unserem Leihwagen leicht furten konnten. Die Sanderebene ist erstaunlich weit und karg – so als warte die Natur schon auf den nächsten Ausbruch mit der damit verbundenen Flutwelle. Mancherorts liegen erstaunlich große Findlinge herum.

Markafljótsaurar (Karl Urban, CC-BY-SA)

(Karl Urban, CC-BY-SA)

Markafljótsaurar (Karl Urban, CC-BY-SA)

Markafljótsaurar (Karl Urban, CC-BY-SA)

(Karl Urban, CC-BY-SA)

Markafljótsaurar (Karl Urban, CC-BY-SA)

Markafljótsaurar (Karl Urban, CC-BY-SA)

Markafljótsaurar (Karl Urban, CC-BY-SA)

Dreht man sich an dieser Stelle um, steht man vor Gígjökull, einer Gletscherzunge des Eyjafjallajökull. Die Gletscherlagune Lónið ist hier noch gefroren, im Sommer driften Eisberge darüber.

Gígjökull (Karl Urban, CC-BY-SA)

Gígjökull (Karl Urban, CC-BY-SA)

Gígjökull (Karl Urban, CC-BY-SA)

Gígjökull (Karl Urban, CC-BY-SA)

Gígjökull (Karl Urban, CC-BY-SA)

Gígjökull (Karl Urban, CC-BY-SA)

Gígjökull (Karl Urban, CC-BY-SA)

Gígjökull (Karl Urban, CC-BY-SA)

Gígjökull (Karl Urban, CC-BY-SA)

Gígjökull (Karl Urban, CC-BY-SA)

Gígjökull (Karl Urban, CC-BY-SA)

Beim Ausbruch des Eyjafjallajökull kam es wie 1996 zu einer Gletscherflut, die aber weitaus kleiner ausfiel. Ein Großteil der Wassermassen trat aus dem Gígjökull aus und ergoss sich über das Markafljótsaurar in Richtung Meer. Es wird gemunkelt, die ausfließende Lava hätte die Lagune Lónið komplett ausgegossen. Die so malerische Landschaft existiert in dieser Form wohl gar nicht mehr. Auf einer aktuellen Aufnahme des deutschen Satelliten TerraSAR-X erkennt man gut, wie sich das Schmelzwasser seinen Weg gen Norden sucht, in Richtung Gígjökull. Gut erkennbar sind auch die drei Schlote direkt unter dem Gletscher.

TerraSAR-X: Eyjafjallajökull (DLR)

TerraSAR-X: Eyjafjallajökull (DLR)

*Der gleiche Davíd Oddson wurde später übrigens Zentralbankchef, gilt als Hauptverantwortlicher für den Crash des isländischen Bankensektors 2008 und schaffte es 2009 dennoch, Chefredakteur der größten Tageszeitung Morgunblaðið zu werden.

Die Crux mit dem Chicxulub

März 13th, 2010

Cearadactylus: Ein Gruß aus der Kreidezeit! (Smokeybjb, CC-BY-SA)

Cearadactylus: Ein Gruß aus der Kreidezeit! (Smokeybjb, CC-BY-SA)

Kontroverse wissenschaftliche Fragestellungen können durchaus unterhaltsamen Charakter entwickeln. Man kann sich auf die Zuschauertribüne setzen und mitfiebern. Der Ball wandert mal ins eine, mal ins andere Feld. Ab und an fällt ein Tor, doch das Spiel bleibt bis zum Ende spannend. Womöglich kommt es sogar zum Elfmeterschießen.

Im Wettstreit um eine der kontroversesten Debatten in den Geowissenschaften fiel vergangene Wochen mal wieder ein Tor (ich schrieb darüber für Raumfahrer.net).

Was hat das drittgrößte Massensterben der letzten 500 Millionen Jahre ausgelöst? Auf der einen Seite stehen die Befürworter der Impakthypothese: Vor 65,5 Millionen Jahren stürzte ein 10 Kilometer großer Meteorit vor der heutigen Halbinsel Yucatán ab. Er hinterließ einen 200 Kilometer durchmessenden Krater und eine Menge tote Tiere. Seit 30 Jahren steht die Impakthypothese im Raum und es gibt Anzeichen dafür, dass sie stimmt.

Doch die gegnerische Mannschaft formierte sich schnell und ihr gelang 2003 der Ausgleichstreffer. Die größte vulkanische Provinz der Welt, der Dekkan-Trapp in Indien, entstand zur gleichen Zeit wie der Einschlag in Mexiko. Zwei potentielle Auslöser, ein Massensterben. Welches Team kann das Spiel gewinnen?

Wie kam es zum jüngsten Tor der Impaktbefürworter? Letzte Woche erschien deren Veröffentlichung in der Zeitschrift Science. 40 Forscher sind daran beteiligt. Darin heißt es:

Wir tragen hier global gesammelte Erkenntnisse entlang der Schichtgrenze zusammen, um zwischen den verschiedenen diskutierten Ursachen des Massensterbens zu entscheiden. Offensichtlich tritt eine einzelne Schicht an der Kreide-Paläogen-Grenze weltweit auf, die direkt mit dem Chicxulub-Impakt zusammenhängt. Die zeitliche Abfolge der Auswurfschichten und des Aussterbeereignisses kombiniert mit Veränderungen im Ökosystem im Fossilbericht und Modellen zu den Auswirkungen des Einschlags (wie Dunkelheit und Abkühlung) lassen uns schließen, dass der Chicxulub-Einschlag das Massensterben auslöste.

Zusammenfassend: Die Forscher stellen fest, dass zwei verschiedene Ursachen für das große Sterben in Betracht kommen. Und aus den von uns zusammengetragenen Argumenten schließen wir, dass der Impakt schuld war.

Das war ein sicheres Passspiel, gut angetäuscht, sauberer Schuss. Der Torwart hatte keine Möglichkeit, noch ranzukommen. Aber das Spiel ist noch nicht aus. Die Gegenseite wird sich neu formieren, die eigenen (vielleicht nur scheinbar widerlegten) Argumente neu untermauern und einen Gegenangriff starten. Immerhin bewegen wir uns in einem wissenschaftlichen Wettkampf. Und gerade in den Geowissenschaften ist das mit den Beweisen nicht so einfach.

Der Jubel in der eigenen Fankurve ist natürlich groß. „Der Tod kam aus dem All“ titelt die Presseabteilung der Uni Nürnberg-Erlangen. Und irgendwie klingt das ja auch gut, denken sich da die Wissenschaftsjournalisten und Scieneblogger. Ein reißerisches Thema, gut zu illustrieren mit dramatischen Einschlagsbildern. Völlig einig sei sich die Forschergemeinde nun:

Internationale Studie bestätigt: Meteoriteneinschlag löste das Dinosauriersterben aus.

Beweis. So ist es. Nicht anders. Laut dröhnt die Pfeife des Schiedsrichters. Noch nicht der Abpfiff: es gibt Nachspielzeit. Der Fischblog macht Hoffnung, dass vielleicht doch noch ein Tor fallen könnte.

Was aber hat dann die Dinosaurier ausgerottet? Man weiß es nicht. Viele Paläontologen tippen – der Einfachheit halber – nach wie vor auf den Chicxulub-Einschlag, entweder allein oder im Zusammenhang mit der Bildung der Deccan-Traps, einer gewaltigen vulkanischen Struktur in Indien. Bisher unveröffentlichte Ergebnisse deuten allerdings möglicherweise darauf hin, dass etwa parallel zum Absinken des Meeresspiegels die Kontinente von einer bislang unbekannten Katastrophe heimgesucht wurden, die das Leben im Meer nur gering betraf. Das Massensterben am Ende der Oberkreide gibt mit jeder neuen Entdeckung mehr Rätsel auf.

http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/310302.html

Nett: Ein Endlager im Süddeutschen

März 10th, 2010

Die Eignung von Tongestein für die atomare Endlagerung wird weiter untersucht. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie verlängerte Anfang Februar 2010 das Vorhaben eines Forschungsverbunds der Universitäten in Saarbrücken, Dresden, Mainz, München und Potsdam sowie der Forschungszentren in Dresden, Karlsruhe und Leipzig.

Vorsicht Atommüll

Vorsicht Atommüll (freeflo, CC-BY-SA)

Weltweit werden drei Wirtsgesteine für die atomare Endlagerung diskutiert. Neben dem kristallinen Granit und Salzgestein gehören mächtige Tonsteinschichten zu den Favoriten für die sichere Verwahrung über zehntausende Jahre. Tonsteine sind komplexe Mineralgemische. Die bisherige Forschung konzentrierte sich auf ihren Hauptbestandteil, das Modellmineral Kaolinit. Nun soll von Chemikern das Verhalten von natürlichem Tonstein untersucht werden, in dem neben Kaolinit, Quarz und Kalzit auch organische Rückstände vorhanden sind.

Sollte den Atommüllbehältern radioaktiv belastetes Wasser entweichen, muss der Tonstein mit seinem Mineralgemisch eine effiziente Barriere darstellen. Es ist jedoch völlig unklar, wie sich die radioaktiven Elemente Uran, Plutonium, Neptunium und deren Zerfallsprodukte verhalten, wenn sie in Kontakt mit den organischen Bestandteilen des Tonsteins kommen. Im schlimmsten Fall könnten sie die Verbreitung der Elemente sogar beschleunigen.

Für die Endlagerung von Atommüll konzentrierte sich die deutsche Regierung bisher auf Salzstöcke. Unkontrolliert austretende Grubenwässer können hier zu nicht beherrschbaren Situationen führen. Aus dem Schacht Asse in Niedersachsen müssen mehr als 100.000 Fässer schwach- bis mittelradioaktiver Fässer kostspielig zurückgeholt werden. Ein sicheres Endlager in Salzstöcken ist seither heftig umstritten. Alternativ gelten mächtige Tonsteinschichten als interessant, wie dem im schwäbischen Untergrund verbreiteten Opalinuston. Ein 60 Kilometer breiter Streifen zwischen Ulm und Riedlingen wäre geeignet. Ein zweiter Standort im Kreis Konstanz zwischen Engen und Gottmadingen käme in Frage. Auch die Schweiz denkt über ein eigenes Endlager im Opalinuston in Benken am Rheinfall nach.

Der deutsche Forschungsverbund wurde seit 2006 mit mehr als fünf Millionen Euro gefördert. Die Verlängerung durch Wirtschaftsminister Rainer Brüderle (FDP) ermöglicht die Fortführung bis 2011 und stellt dafür 695.000 Euro zur Verfügung. Dann wird eine Debatte über ein schwäbisches Endlager erneut geführt werden müssen.

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