Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

RUB-Geologie: Treibhauseffekt durch kosmische Strahlung

01.07.2003


Als die treibende Kraft des Klimas auf der Erde haben der Bochumer Geologe Prof. Dr. Jan Veizer und der Israelische Astrophysiker Prof. Dr. Nir J. Shaviv (Hebrew University, Jerusalem) einen neuen Verdächtigen ausgemacht: Kosmische Strahlung (cosmic ray flux, CRF) könnte der Hauptmotor der Erwärmung und Abkühlung sein. Bei ihrem Auftreffen auf die Erdatmosphäre beeinflusst sie die Wolkenbildung und so den Wasserkreislauf der Erde. Die Forscher verglichen die Klimadaten der letzten 600 Millionen Jahre mit der Intensität der kosmischen Strahlung in dieser Zeit und fanden eine übereinstimmende Periodizität. Zwei Drittel der Temperaturschwankungen auf der Erde sind durch die kosmische Strahlung erklärbar. Über ihre Ergebnisse berichten sie in der Zeitschrift "GSA Today" der Geological Society of America vom 1. Juli 2003.


Zusammenspiel von kosmischer Strahlung und unserem Klima



Hierarchie der Zyklen berücksichtigen

... mehr zu:
»CO2 »Strahlung »Wasserkreislauf »Wolke


Das Klima auf der Erde wird durch viele verschiedene Faktoren beeinflusst, die in verschiedenen großen und kleinen, sichtbaren und unsichtbaren Kreisläufen voneinander abhängen. Bisherige Klimamodelle betrachteten oft kleine Zyklen, ohne größere zu berücksichtigen: "Wir dürfen keinen statischen Hintergrund für irdische Zyklen annehmen", so Prof. Veizer, "wir müssen 4,5 Mrd. Jahre zurückblicken bis an den Anfang unseres Sonnensystems." So untersuchten die Forscher das Erdklima und die Zusammensetzung der Atmosphäre anhand von Sedimenten wie Kohlen und Salzen, Fossilien und sog. Drop Stones: Steine, die in Kälteperioden in Eisbergen eingeschlossen Richtung Äquator wanderten und beim Schmelzen des Eises zu Boden sanken. Je näher am Äquator sie zu finden sind, desto kälter muss das Klima gewesen sein.

Wolken haben Einfluss

Das Ergebnis: Das Klima auf der Erde hat sich im Rhythmus von ca. 140 Mio. Jahren zyklisch erwärmt und abgekühlt. Was war der Motor dafür? Irgendein Klimatreiber muss auf die Erde gewirkt haben, denn da die Sonne am Anfang ihres Lebens noch um ca. 30 Prozent kälter war als heute, hätte sonst die Erde bis vor ca. 1 Mrd. Jahren tiefgefroren sein müssen. Spuren von Leben und Wasser existieren aber für die letzten rund 4 Mrd. Jahre. Wäre CO2 der Antreiber, hätte der Gehalt in der Atmosphäre ca. 1.000 - 10.000-mal so hoch gewesen sein müssen wie heute. Solche Mengen sind aber nicht an den Sedimenten abzulesen. Die Treibhausgase CO2 und Methan können also nicht für die Temperatursteigerung verantwortlich gemacht werden. Übrig bleibt das - damals wie heute - wichtigste Treibhausgas Wasserdampf. Möglicherweise gab es weniger Wolken, die Sonnenwärme konnte ungehindert bis zur Erdoberfläche gelangen. "Einige Modelle zeigen, dass Wolken bis zu 50 Prozent der Sonnenschwankungen auffangen können", so Prof. Veizer. Es schließt sich die nächste Frage an: Was treibt den Wasserzyklus an?

Verbindungsstück zwischen Kosmos und Klima

Der Kontakt mit dem Astrophysiker Prof. Nir J. Shaviv brachte Veizer auf eine neue Spur: Shaviv hatte den Einfall kosmischer Strahlung auf die Erde für die letzten 600 Mio. Jahre untersucht und eine Zyklizität festgestellt, die mit der des Erdklimas übereinstimmte. Die Forscher machten sich auf die Suche nach der Verbindung zwischen kosmischen Strahlen und dem Wasserkreislauf. Bei ihrer Recherche stießen sie auf Experimente in Gaskammern, die zeigten, dass Strahlungspartikel beim Auftreffen auf das Gas auf bisher nicht ganz geklärte Weise sog. Keime erzeugen, die zur Kondensation und somit zur Wolkenbildung im Gas führen. Diese Kausalität steht in Einklang mit den Ergebnissen von Satellitenbeobachtungen der letzten Jahre. Wolken schirmen die Erde vor der Sonnenwärme ab, indem sie die thermische Energie ins All zurückstrahlen (Albedo). Umgekehrt bilden sich bei geringer kosmischer Strahlung weniger Wolken, die Sonne kann die Erde erwärmen.

Die Sonnenzyklen und ihre Folgen

Die Sonne selbst durchlebt verschiedene Zyklen, z. B. entwickeln sich periodisch mehr oder weniger Sonnenflecken, die mit erhöhter Aktivität der Sonne einhergehen. Diese Unterschiede allein sind aber zu schwach, um die irdischen Klimaschwankungen zu erklären. Sie werden jedoch dadurch verstärkt, dass bei größerer Sonnenaktivität auch das Magnetfeld der Sonne wächst und kosmische Strahlung von der Erde weglenkt. Es treffen also weniger kosmische Partikel auf die Atmosphäre, es entwickeln sich weniger Wolken und es wird wärmer.

Die Milchstraße bestimmt mit

Der Einfall kosmischer Strahlung auf der Erde hängt außerdem davon ab, wo in der Galaxie sich unser Sonnensystem gerade befindet. Die Strahlung ist dort am stärksten, wo sich neue Sterne bilden, was in den spiralförmigen Armen der Milchstraße der Fall ist. Wenn wir etwa alle 150 Mio. Jahre einen solchen Arm passieren, steigt die Strahlungsintensität an und es kommt zu einer Kälteperiode. Die Klimavariationen durch diese Passagen sind ca. zehnmal so stark wie die durch die Sonne verursachten.

Wasserdampf ist Klimatreiber

Diese neuen Funde belegen die große Bedeutung des Wasserkreislaufs als Klimafaktor und stellen die weitverbreitete Annahme infrage, dass CO2 die treibende Kraft der Erderwärmung sei. "Der Fall liegt umgekehrt", so Veizer, "CO2 reitet quasi Huckepack auf dem Wasserkreislauf, denn bei der Photosynthese müssen Pflanzen fast 1.000 Wassermoleküle ausatmen, um ein einziges CO2-Molekül aufzunehmen." Wenn es wärmer wird, beschleunigt sich der irdische Wasserkreislauf, die Bioproduktivität erhöht sich, Bodenorganismen atmen vermehrt CO2 aus. Eisbohrungen zeigten, dass in Phasen der Erwärmung der CO2-Gehalt der Luft erst rund 800 Jahre nach dem Temperaturanstieg wuchs. CO2 könnte jedoch ein Treibhaus-verstärkender Faktor sein.

Titelaufnahme

Shaviv, Nir J.; Veizer, Jan: Celestial Driver of Phanerozoic Climate? In: GSA Today, Vol. 13, No. 7, 1. Juli 2003, S. 4-10

Weitere Informationen

Prof. Dr. mult. Jan Veizer, Fakultät für Geowissenschaften der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, NA 2/125, Tel. 0234/32-28250, Fax: 0234/32-14571, E-Mail: jan.veizer@ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw

Weitere Berichte zu: CO2 Strahlung Wasserkreislauf Wolke

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Nährstoffhaushalt einer neuentdeckten “Todeszone” im Indischen Ozean auf der Kippe
06.12.2016 | Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie

nachricht Wichtiger Prozess für Wolkenbildung aus Gasen entschlüsselt
05.12.2016 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops