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Philaes Magnetkompass

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Karl Urban
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Vor fünf Monaten landete Philae auf einem Kometen, gerade 2 Tage, 7 Minuten und 56 Minuten später war alles vorbei. Philae hat in dieser Zeit viele Daten gesammelt. – Aber wo genau der Lander (nach zwei ungewollten Sprüngen) zum Stehen kam, ist bis heute ungeklärt.

Ich sprach in Wien mit zwei Forschern darüber, inwiefern Philaes Position etwas genauer bestimmt werden konnte. Karl-Heinz Glaßmeier nutzte dazu ein im Herbst mit Rosetta entdecktes Signal, das die Magnetometer an Bord beider Sonden aufgefangen hatten. Und das diente jetzt als Trägersignal, um wie ein Magnetkompass Philaes Lage im Raum etwas genauer zu bestimmen. Tatsächlich geht es dabei aber auch um plasmaphysikalische Effekte im Kometenumfeld.

Im Anschluss folgt ein zweites Interview mit Stefan Ulamec, dem Projektmanager von Philae. Er erzählt vom Stand bei der Suche nach Philae. Und er berichtet, wann genau der Lander vielleicht wegen der immer stärkeren Sonnenstrahlung aufwachen könnte.

Grafik: ESA

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Geschichte der Geologie

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Karl Urban
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Geologen sind Menschen, die Steine verstehen. Aber über lange Zeit verstanden Forscher nicht ansatzweise, wie die feste Erde entstanden ist. Sie rätselten über die Rolle der Vulkane. Sie wunderten sich über Fossilien von Meerestieren hoch in den Bergen. Vor allem aber mussten sie sich nach der Bibel richten, denn die Entstehung der Welt war klar die Domäne der Kirche.

Ich wage mit David Bressan einen Spaziergang über die verschlungenen Pfade der Geschichte der Geologie. David ist freiberuflicher Geologe aus Südtirol und bloggt in seiner Freizeit über die Geschichte der Geologie – und das dreisprachig.

Titelbild: public domain / Wikimedia Commons / ‚Mr. Grey‘ in Crispin Tickell’s book ‚Mary Anning of Lyme Regis‘ (1996)

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Die wohl erste geologische Karte: Der Turiner Papyrus von 1160 v. Chr. (gemeinfrei)
Die wohl erste geologische Karte: Der Turiner Papyrus von 1160 v. Chr. (gemeinfrei)
Erste moderne geologische von William Smith, 1769 - 1839 (gemeinfrei)
Erste moderne geologische von William Smith, 1769 – 1839 (gemeinfrei)
Henry Thomas De la Beche (1796-1855): Geologin Mary Anning sucht Fossilien (gemeinfrei)
Henry Thomas De la Beche (1796-1855): Geologin Mary Anning sucht Fossilien (gemeinfrei)

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Methan und organisches Material

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Karl Urban
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Der Mars und die Erde sind keine Zwillinge. Während es dort nur trockene Wüsten und eine ungewöhnliche dünne Atmosphäre gibt, ist die Erde bewohnbar. Umso erstaunlicher war der Fund von Methangas in der Atmosphäre des Mars, der gerade zehn Jahre alt ist. Immerhin entweicht Methan auf der Erde neben Vulkanen auch vielen Mikroorganismen, Tieren und sogar Pflanzen. Wo genau das Marsmethan herstammt, ist bislang noch umstritten. Ein neuer Fund hat die Diskussion allerdings gerade weiter angeheizt: Der NASA-Rover Curiosity beobachtete einen rasanten Anstieg des Gases.

(Bild: © Frank Keppler)
(Bild: © Frank Keppler)

Ich habe deshalb das Thema mit einem Forscher diskutiert, der sich damit auskennt: Frank Keppler ist frisch berufener Heisenberg-Professor am Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg. Er hat vor einigen Jahren die Methanemissionen von Pflanzen entdeckt und damit weltweit für Aufregung gesorgt. Er forscht auch zu Methanquellen auf dem Mars. Und er ist sehr vorsichtig, wenn es darum geht, über Leben auf dem Roten Planeten zu spekulieren.

Titelbild: NASA JPL / Ken Kremer / Marco di Lorenzo)

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Sommerliche Methanplumes auf dem Mars (Bild: NASA)
Sommerliche Methanplumes auf dem Mars (Bild: NASA)
Denkbare Ursachen für Methan auf dem Mars (Bild: NASA/JPL-Caltech/SAM-GSFC/Univ. of Michigan)
Denkbare Ursachen für Methan auf dem Mars (Bild: NASA/JPL-Caltech/SAM-GSFC/Univ. of Michigan)

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Ozeanbildung ohne Kometen

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Karl Urban
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Vier Monate umkreist Rosetta nun Tschurjumow-Gerasimenko. Die erste Kometenlandung ist Geschichte, der Lander Philae eingeschlafen. Die Muttersonde kreist aber weiter – und wird das wohl noch über ein Jahr lang tun. Nun gibt es erste handfeste Ergebnisse von ihr: Das Massenspektrometer ROSINA an Bord von Rosetta hat so etwas wie den Fingerabdruck des Wassers gemessen. Das Resultat scheint überraschend: Das Wasser der Erde kam kaum von einem Kometen wie Tschuri, vermutlich spielten Kometen als Wasserlieferanten überhaupt keine Rolle.

Um die neuen Daten zu verstehen, habe ich mit Kathrin Altwegg gesprochen. Sie ist Professorin in der Abteilung für Weltraumforschung und Planetologie der Universität Bern. Und sie ist verantwortlich für ROSINA: Das Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis. Es besteht aus zwei Massenspektrometern und einem Gasdrucksensor.

Titelbild: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA – CC BY-SA 4.0

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Kathrin Altwegg (Bild: CC-BY 2.0 Georg Eberle / TedX Bern)
Kathrin Altwegg (Bild: CC-BY 2.0 Georg Eberle / TedX Bern)
D/H-Messwerte aus dem Sonnensystem
Unter Kometen wurden verschiedene Werte von Deuterium über Wasserstoff (D/H) gemessen. Komet 67P Tschuri sticht aber hervor. (Bild: ESA, Daten aus Altwegg et al. 2014)

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Die erste Kometenlandung

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Karl Urban
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Am 12. November 2014 landete erstmals in der Geschichte eine Raumsonde auf einem Kometen: Philae. Nach zwei ungewollten Hüpfern stand Philae – und begann wissenschaftliche Daten der  unbekannten Kometenwelt zu sammeln. Leider arbeitete die Sonde nur 56 Stunden – danach war die Hauptbatterie an Bord erschöpft.

(Bild: Fred Goesmann)
(Bild: Fred Goesmann)

Sechs Tage später traf ich mich mit Fred Goesmann für ein Interview: Er ist leitender Wissenschaftler für das Instrument COSAC auf Philae (Cometary Sampling and Composition Experiment). Es ist so etwas wie die Nase der Sonde: Sie kann die vielen organischen Verbindungen im Kometenmaterial untersuchen, von denen wir längst noch nicht alle kennen. COSAC ist somit auch eines der komplexesten Instrumente an Bord – samt einem Gaschromatographen und einem Massenspektrometer, wofür zuvor das Material in winzigen Öfchen gekocht werden muss.

Fred Goesmann erzählt, wie er die kurze Missionszeit von Philae erlebte, was er in seinen (längst noch nicht fertig ausgewerteten) Daten erwartet – und ob Philae vielleicht wieder aufwachen könnte.

Titelbild: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

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Abstiegskamera ROLIS: Philae hinterlässt Abdrücke im Staub - den der Lander wohl auch aufwirbelte (Bild: ESA / Rosetta / Philae / ROLIS / DLR; ESA / Rosetta / MPS for OSIRIS-Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA; Emily Lakdawalla)
Abstiegskamera ROLIS: Philae hinterlässt Abdrücke im Staub – den der Lander wohl auch aufwirbelte (Bild: ESA / Rosetta / Philae / ROLIS / DLR; ESA / Rosetta / MPS for OSIRIS-Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA; Emily Lakdawalla)
Philae landet - und fliegt weiter (Bild: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA)
Philae landet – und fliegt weiter (Bild: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA)
Philae steht: Auf was er blickt, bleibt unklar. Im Vordergrund: Eines der drei Landebeine. (Bild: ESA/Rosetta/Philae/CIVA)
Philae steht: Auf was er blickt, bleibt unklar. Im Vordergrund: Eines der drei Landebeine. (Bild: ESA/Rosetta/Philae/CIVA)

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Rohstoffe

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Faldrian
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Karl Urban
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Der Mensch kommt nicht ohne sie aus. Menschliche Kultur ohne sie wäre undenkbar. Jeder ist auf sie angewiesen – aber niemand will die Industrie in seinem Vorgarten haben: Es geht um Rohstoffe.

Ein weites Thema, das in dieser Folge von Gunnar Ries (Mineraloge) und Karl Urban (Geologe) ergründet wird, heruntergekocht und moderiert von Faldrian.

Titelbild: Andreas Feininger / Library of Congress Prints and Photographs Division, Farm Security Administration – Office of War Information Collection / Wikimedia Commons / gemeinfrei

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Fakten

  • 1970 förderten Bergwerke noch halb so viel Metalle 1999: Da waren es 9,6 Milliarden Tonnen [1]
  • Energiebedarf des globalen Bergbaus in späten 1990er Jahren: 10% des Weltenergieverbrauchs [1]
  • SO2-Emissionen des globalen Bergbausin späten 1990er Jahren: 13% der globalen Emissionen [1]
  • Bis 2050 dürften Bergwerk 2-3 mal mehr Material fördern als heute [2]
  • Anders als erzählt, passierte der erste Nachweis von Aluminium noch ohne elektrolytische Verfahren
  • Das von Johannes Gutenberg verwendete Metall heißt Antimon. Wir sprechen von Antimonit – das ist das Mineral, aus dem Antimon gewonnen wird.

Quellen

[1] A. Whitmore: The emperors new clothes: Sustainable mining?, Journal of Cleaner Mining, 2006

[2] P. Laznicka: Giant Metallic Deposits: Future Sources of Industrial Metals, Springer, 2010

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Isländische Vulkane

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Karl Urban
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Sie heißen Eyjafjallajökull, Grímsvötn und momentan Bárðarbunga: Isländische Vulkane sind spätestens nach der Aschewolke von 2010 in aller Munde, wenn sie denn aussprechbar sind. Wir wissen mittlerweile: Island ist die Insel der Vulkane, die jederzeit ausbrechen können und die nicht nur das Leben einiger skandinavischer Bauern sondern von uns allen beeinflussen können.

Am 28. August 2014 begann der Bárðarbunga, viel Lava in das Vorland des Gletschers Vatnajökull zu schicken. Das nehme ich zum Anlass, mit Tobias Dürig zu sprechen. Der Würzburger Geophysiker arbeitet gerade an der Universität Island am europäischen Forschungsprojekt FutureVolc, das Ausbrüche zukünftig berechenbarer machen soll. Tobias beobachtet deshalb auch den aktuellen Ausbruch.

Zuletzt eine Empfehlung: Nebenan im Blog von Christian gibt es derzeit tägliche Infos zum aktuellen Ausbruch und der Ausbreitung des neuen Lavafelds, darunter auch eindrucksvolle Videos.

Titelbild: CC-BY 2.0 Sverrir Thorolfsson

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Strahlung für die Raumfahrt

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Karl Urban
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Der Weltraum ist gefährlich und eine Reise dorthin ist riskant. Das war so, als der erste Mensch ins All startete – und es ist bis heute so. Selbst unbemannte Satelliten und Raumsonden sind ständig bedroht: Extreme energiereiche Teilchen von der Sonne und tief aus dem Universum können immense Schäden anrichten. Elektronische Bauteile müssen entsprechend gehärtet werden, um unter dem Teilchenstrom nicht schnell Schaden zu nehmen.

Dabei ist es bis heute aber nicht möglich, in irdischen Labors die kosmische Strahlung korrekt nachzubilden. Zwar testen Raumfahrtingenieure die Bordcomputer und Sensoren von Satelliten ausgiebig. Kosmische Strahlung wirklich im Labor zu erzeugen, ist aber nicht möglich.

Darüber spreche mit Oliver Karger, Doktorand am Institut für Experimentalphysik der Universität Hamburg. Er arbeitet an einer neuen Methode, kosmische Strahlung mit Lasern im Labor nachzubilden. Und er will dazu beitragen, dass Satelliten und Sonden bald deutlich realistischer getestet werden können, um Missionen eines Tages vielleicht zuverlässiger und langlebiger zu machen.

Titelbild: NASA Goddard Spaceflight Center

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Kosmische Chemie

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Karl Urban
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Millionen Objekte bevölkern unser Sonnensystem: von winzigen Asteroiden über mittelgroße Gesteinsplaneten bis zu den gewaltigen Gasriesen. All das ist vor langer Zeit aus einer Urwolke entstanden und diese Einsicht ist schon über 200 Jahre alt. In den letzten Jahrzehnten haben Forscher aber gelernt, aus der Chemie von Meteoriten deutlich mehr herauszulesen. Die Geochemie eröffnet uns einen tiefen Blick in die Geschichte des Sonnensystems – bis zur Entstehung des Lebens.

Mit Mario Trieloff von der Universität Heidelberg wage ich einen Ritt durch die letzten 4,6 Milliarden Jahre, alle Körper des Sonnensystems und die Innereien der Erde. Er ist Professor am Institut für Geowissenschaften und leitet die Forschungsgruppe Geo- und Kosmochemie.

Grafik: NASA Jet Propulsion Laboratory / California Institute of Technology

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Rosettas Komet

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Karl Urban
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Rosetta ist ein Novum: Es ist der erste Versuch, eine Raumsonde um einen Kometen kreisen zu lassen, um schließlich einen Lander auf ihm abzusetzen. Rosetta ist auch einer der ersten Versuche Europas, in der Raumfahrt mal alleine etwas ganz Neues zu versuchen.

Was dabei passieren kann: Es passieren unvorhergesehene Dinge. Etwa wird Rosettas Zielkomet 67P/Tschurjumov-Gerasimenko wohl schon etwas früher aktiv als geglaubt. Er pustet also schon eher Gas und Staubpartikel ins All, als Vorstufe zu seinem Schweif.

Das ist eigentlich keine Neuigkeit: Im August 2013 habe ich darüber bereits mit Colin Snodgrass und Hermann Böhnhardt vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau gesprochen. Das volle Interview ist aber weiter aktuell – gerade so kurz nach Rosettas beendetem Winterschlaf.

Titelbild: C. Snodgrass/ESO/ESA

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