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 Klimawandel schwächt tropische Windsysteme
20.10.2017 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

nachricht An der Wurzel des Amazonas: Bodentiefe bestimmt Vegetationstyp
20.10.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise