AstroGeo - Geschichten aus Astronomie und Geologie

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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)

• David Bressan: Geschichte der Geologie / History of Geology / Storia della Geologia
• WP: Turiner Papyrus
• WP: Elba
• WP: Etrusker
• WP: Sintflut
• WP: Georgius Agricola
• Agricola: De re metallica libri XII (Hauptwerk)
• WP: Wünschelruten
• WP: Nicolaus Steno / Nils Stensen
• WP: Sedimente und Sedimentgesteine
• WP: Magmatische Gesteine
• WP: Metamorphe Gesteine
• WP: Robert Hooke
• WP: Hookesches Gesetz
• WP: Charles Darwin
• WP: Neptunismus
• WP: Plutonismus
• WP: Basalt
• WP: Georges Cuvier
• WP: Abraham Gottlob Werner
• WP: Leopold von Buch
• WP: Alexander von Humboldt
• WP: William Smith
• Geschichte der Geologie: William Smith – Methodische Ursprünge
• Amazon: Eine Karte verändert die Welt
• WP: Leitfossilien
• WP: Alfred Wegener
• WP: Kontinentaldrift
• WP: Plattentektonik
• WP: Mittelozeanischer Rücken

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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.

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)

• Prof. Frank Keppler, Institut für Geowissenschaften, Universität Heidelberg
• WP: Methan
• WP: Treibhausgas
• WP: Erdgas
• Studie: Pflanzen geben Methan ab (Keppler et al.: Methane emissions from terrestrial plants under aerobic conditions, Nature 2006)
• WP: Permafrostboden
• WP: Eisbohrkern
• Studie: Erster Nachweis von Methan auf Mars (Formisano et al.: Detection of Methane in the Atmosphere of Mars, Science 2004)
• Studie: Methanplumes auf dem Mars (Mumma et al.: Strong Release of Methane on Mars in Northern Summer 2003, Science 2009)
• WP: UV-Strahlung
• WP: Mikrometeoriten
• WP: Murchison-Meteorit
• Studie: UV-Strahlung setzt Methan aus Meteoriten frei (Keppler et al.: Ultraviolet-radiation-induced methane emissions from meteorites and the Martian atmosphere, Nature 2012)
• NASA: Curiosity Detects Methane Spike on Mars (Dezember 2014)
• WP: Methanclathrate (englisch)
• Roman: Frank Schätzing, Der Schwarm
• WP: Chlormethan
• WP: Stabile Isotope
• WP: Exomars
• WP: Perchlorate

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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

• Kathrin Altwegg: Institutsseite, Interview beim Schweizer Radio
• Altwegg et al:  A Jupiter family comet with a high D/H ratio, Science (2014)
• ESA Science: ROSINA
• WP: Rosetta
• WP: Deuterium
• WP: Wasserstoff
• WP: Giotto
• WP: Kuipergürtel
• WP: Herschel-Teleskop
• WP: Komet Hartley 2
• WP: Oortsche Wolke
• WP: Late Heavy Bombardment
• WP: Orbitale Resonanz

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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.

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

• Göttingen-Wiki: Fred Goesmann
• Instrument COSAC auf Philae
• Instrument PTOLEMY auf Philae
• ESA: Philae im Flug, von Rosetta aufgenommen
• WP: Massenspektrometer
• DLR: MUPUS Hammer klopft

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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

• 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.

[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

• Gunnar Ries: Mente e Malleo
• Faldrian: Twitter / Blog
• WP: Rohstoffe
• WP: Bergbau
• WP: Kupfer
• WP: Kupfersteinzeit
• WP: Quecksilber
• WP: Bronzen
• WP: Bronzezeit
• WP: Zinn
• WP: Eisen
• WP: Eisenzeit
• WP: Blei
• WP: Johannes Gutenberg
• WP: Druckerpresse
• WP: Lettern
• WP: Antimonit / Antimon
• WP: Aluminium
• WP: Lithium
• WP: Tritium
• WP: Alchemie
• Amazon: Die Welt der Rohstoffe
• WP: Lagerstätte
• WP: Magmatismus
• WP: Fraktionierung / Fraktionierte Kristallisation
• WP: Merensky-Reef (Platinlagerstätte)
• WP: Überkritischer Zustand
• WP: Gang
• WP: Geoden
• WP: Kieselsäure
• WP: Nickel
• WP: Sudbury-Lagerstätte / -Becken
• WP: Reichweite
• WP: Peak Oil (Erdölfördermaximum)
• KSL: Kupfer Schiefer Lausitz
• WP: Seltene Erden
• WP: Mountain Pass Mine
• WP: Fracking, Hydraulic Fracturing
• AG006 Fracking
• WP: Urban Mining
• WP: Bioleaching
• WP: Lake George, Uganda
• AG009 Faires Gold
• WP: Fairphone
• Mente e Malleo: Macht Windenergie Krebs?
• AstroGeo: Eine Welt ohne Bergwerke: Geht das?
• WP: Mittelozeanischer Rücken
• WP: Asteroid Mining
• National Geographic: Meteorite Beads Oldest Example of Metalwork

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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

• Tobias Dürig, Uni Würzburg (z.Zt. Universität Island)
• Physikalisch-Vulkanologisches Labor, Uni Würzburg
• Projekt FutureVolc
• WP: Phreatomagmatische Eruption
• WP: Stromboli
• WP: Ausbruch im Bárðarbunga-Vulkansystem 2014
• WP: Ausbruch des Eyjafjallajökull 2010
• WP: Effusiver Ausbruch
• WP: Gletscher Vatnajökull
• WP: Grímsvötn
• WP: Askja
• Krafla Fires
• WP: Gletscherlauf – Jökullhlaup
• WP: Geology of Iceland
• WP: Mittelozeanischer Rücken
• WP: Hotspot
• WP: Mýrdalsjökull
• WP: Katla
• WP: Hekla
• WP: Holuhraun-Lavafeld
• Webcam Bárðarbunga 1 / Webcam Bárðarbunga 2
• WP: Leidenfrost-Effekt

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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

• WP: Kosmiche Strahlung
• WP: Radioaktivität
• WP: Supernova
• WP: Van-Allen-Gürtel
• WP: Elektronenvolt
• WP: Single Event Upset
• WP: Sonnenwind
• Astronews.com: Jupiters Strahlungsgürtel intensiver als gedacht
• WP: Exponentielle Verteilung
• WP: Laser
• WP: Elektrisches Feld
• WP: ESTEC
• WP: Oktokoppler
• WP: Juno-Raumsonde

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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

• Mario Trieloff, Universität Heidelberg
• WP: Geochemie
• WP: Kosmochemie
• WP: Viktor Moritz Goldschmidt
• WP: Massenspektrometrie
• WP: Meteoriten
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• WP: Formation and evolution of the solar system (engl.)
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• WP: Asteroid
• WP: Planetesimal
• WP: Asteroidengürtel
• WP: Aluminium-26 (engl.)
• WP: Zerfallswärme
• WP: Erdkern
• WP: Mantelplume
• WP: Heiße Flecken / Hotspots
• WP: Klassifikation nach Goldschmidt: Siderophile Elemente
• WP: Mittelozeanischer Rücken
• WP: Erdkruste
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• WP: Pyroxen
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• WP: Sonnenwind
• ESO: Schneegrenze fotografiert
• WP: Spätes großes Bombardement
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• WP: Kuipergürtel
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• WP: Raumsonde Stardust
• WP: Raumsonde Rosetta
• WP: Interstellarer Staub

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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

• WP: Rosetta
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• WP: Komet
• 67P / Tschurjumov-Gerasimenko
• Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS)
• Colin Snodgrass
• Hermann Böhnhardt
• MPS: Frühstart für Rosetta-Kometen

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Gold ist ein aufgeladener Rohstoff: Seit Menschheitsgedenken wird ihm ein hoher Wert zugedacht. Er war Zahlungsmittel und Grundstoff der Schmuckhersteller zwischen Urgeschichte und heute. Trotzdem interessiert sich kaum einer der Kunden heutiger Juweliere, unter welch katastrophalen Bedingungen das Gold oft abgebaut wird.

Das dachte sich auch Guya Merkle, die mit Anfang 20 die Schmuckfirma ihrer Eltern übernahm. Sie versucht seitdem, mehr Aufmerksamkeit auf den Goldbergbau zu lenken: Sie hat Initiativen für fair gehandeltes Gold angeschoben und eine Stiftung gegründet.

Titelbild: Chilcutte / Pixabay

• Guya Merkle / Vieri Haute Joaillerie
• Guya Merkle beim TEDx Berlin, 2012
• AG003 Moderne Goldsuche
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• WP: Provinz Nazca, Peru
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• WP: Amalgam
• WP: Amalgamverfahren
• Schweizer Staatssekretariat für Wirtschaft: Better Gold Initiative (PDF)
• Earthbeat Foundation
• WP: Kimberley-Prozess