Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Konstantes Verwittern - Erstaunliche stabiles Verhalten trotz Eis- und Warmzeiten

09.06.2015

Dass Verwitterung mit dem Wetter zu tun hat, geht bereits aus dem Wort hervor.

Um so erstaunlicher ist das Forschungsergebnis einer Gruppe von Geowissenschaftlern, die feststellen konnten, dass die Unterschiede in der Verwitterung von Gestein in den letzten zwei Millionen Jahren ziemlich gleichmäßig waren, trotz der ausgeprägten Kalt- und Warmzeiten, zwischen denen das Erdklima in diesem langen Zeitraum hin- und herschwankte.


Beryllium-Nuklidproduktion

In Meeressedimenten, die von den Flüssen der Erde Jahr für Jahr aus der Verwitterung von Silikatgesteinen gespeist werden, stellten die Forscher einen sehr gleichmäßigen Eintrag fest: die Schwankungsbreite der Verwitterungsraten lag unter zehn Prozent.

Die Oberfläche der Erde wird ständig verändert: chemische Reaktionen zwischen Wasser und Gestein lösen Minerale auf, bilden Boden und waschen abgetragene Bestandteile als Sediment in die Ozeane. Dabei wird der Atmosphäre Kohlenstoff entzogen und in den Ozeane ablagert, womit die Erdtemperatur vor dem Eingriff des Menschen über Millionen Jahre in einem für das menschliche Leben günstigen Bereich gehalten wurde.

Die Wissenschaftler erwarten eigentlich eine hohe Fluktuation zwischen den Verwitterungsraten in Kalt- und Warmzeiten. Messen Geowissenschaftler heute den Transport von verwittertem Gestein in den Flüssen der Erde, so finden sie langsamere Raten in den trockenen und kalten Regionen. In den Kaltzeiten waren die Temperaturen niedriger, die Niederschläge geringer und die Vegetationbedeckung war in vielen Erdregionen weniger dicht als in den Warmzeiten.

Also sind die Verwitterungsraten in den Kaltzeiten geringer. Umgekehrt werden in den Warmzeiten beschleunigte Verwitterungsreaktionen durch mehr Niederschlag, höhere Temperaturen, mehr Vegetation und schmelzendes Gletschereis erwartet.

„Anstelle dieser durch das Klima gesteuerten unterschiedlichen Verwitterungsraten von Gestein fanden wir eigentlich keine spürbaren Unterschiede in der Gesteinsverwitterung über zwei Millionen Jahre“, stellt der Geochemiker Friedhelm von Blanckenburg vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ als Hauptautor der Studie fest.

Zusammen mit seinem GFZ-Kollegen Julien Bouchez, derzeit am Institut de Physique du Globe de Paris , nutzte er eine moderne geochemische Technik, die seit wenigen Jahren am GFZ eine zentrale Funktion in der Vermessung der Geschwindigkeiten von Erdoberflächenprozessen einnimmt. Man vergleicht die Konzentration von zwei Isotopen des Elementes Beryllium (Be).

Das Isotop 9Be wird in Silikatgesteinen auf der Erde gefunden; 10Be hingegen ist ein sehr seltenes radioaktives Isotop, dass durch kosmische Strahlung in der Atmosphäre erzeugt wird. von Blanckenburg: "10Be ist wie eine Uhr. Es regnet auf die Kontinente und Ozeane in mehr oder weniger konstanter Geschwindigkeit. 9Be hingegen zeigt, wieviel gelöstes Gestein von den Kontinenten in die Ozeane gewaschen wird.“

Durch die Bestimmung des Verhältnisses von 10Be zu 9Be in Sedimentschichten des Meeres konnte die vergangene Verwitterung für die letzten zwei Millionen Jahre rekonstruiert werden, mit dem überraschenden Resultat, dass es kaum Wechsel zwischen Kalt- und Warmzeiten gab.

Nun berechneten die Wissenschaftler Kate Maher und Dan Ibarra von der Stanford University (USA) aus Klimamodellen den Wasserabfluss der größten Flüsse der Erde für die letzte Kaltzeit und speisten die Daten in ein mathematisches Verwitterungsmodell ein.

Das Resultat war dasselbe. „Weil der globale Wasserabfluss stark von den großen tropischen Flüssen gesteuert werden, deren Wassermengen sich zwischen Warm- und Kaltzeiten kaum geändert haben, hat sich auch die globale Gesteinsverwitterung kaum geändert“, sagt von Blanckenburg.

Trotz dieser Erklärung bleiben Fragen offen: Warum hatte das Schmelzen der Gletscher und der Eintrag großer Mengen an abgemahlenem Gestein am Ende der Kaltzeiten keinen Einfluss, und warum sehen wir nicht den Einfluss der global veränderten Vegetation auf die Verwitterung?

Friedhelm von Blanckenburg, Julien Bouchez, Daniel E. Ibarra, Kate Maher: „Stable runoff and weathering fluxes into the oceans over Quaternary climate cycles”, Nature Geoscience, Advance online Publication, 08.06.2015, DOI: 10.1038/ngeo2452

Abb. in druckfähiger Auflösung finden sich hier:
Fig. 1: Beryllium-Nuklidproduktion
https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/05_Medien_Kommunikation/Bildarchiv/Gebirgserosion/GFZ-PR-F-14_Nuklid-Produktion.jpg
Fig. 2: Der globale Beryllium-Kreislauf
https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/05_Medien_Kommunikation/Bildarchiv/Gebirgserosion/Be-Cycle-press_fvb2015.png
Fig. 3: Satellitenaufnahme des Copper-River-Delta mit Sedimentfracht
http://visibleearth.nasa.gov/view.php?id=81784
Fig. 4: Sedimentfracht im Ganges-Delta aus 11 000 m Höhe
https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/05_Medien_Kommunikation/Bildarchiv/_Einzelbilder_PM/20150429_SedimentGanges.jpg
--
Keep up to date: GFZ-RSS Feed .

Franz Ossing
Helmholtz Centre Potsdam
GFZ German Research Centre for Geosciences
Deutsches GeoForschungsZentrum
- Head, Public Relations -
Telegrafenberg
14473 Potsdam / Germany
E-Mail: ossing@gfz-potsdam.de
Tel. +49 (0)331-288 1040
Fax +49 (0)331-288 1044
www.gfz-potsdam.de 

Franz Ossing | Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Der Salzwasser-Wächter auf der Darßer Schwelle
19.09.2017 | Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

nachricht Zeppelin, Drohnen und Forschungsschiffe untersuchen Wattenmeer und Elbe
19.09.2017 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik