Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie es den Karbonaten im Erdinneren ergeht

04.02.2015

Karbonate sind die wichtigsten Kohlenstoffspeicher der Erde. Doch welche Rolle spielen sie im Erdinneren? Wie reagieren sie auf die Bedingungen im Erdmantel?

Mit diesen Fragen befasst sich jetzt eine Forschergruppe von Wissenschaftlern aus Frankfurt, Bayreuth, Berlin/Potsdam, Freiberg und Hamburg, die von der DFG gefördert wird. Die Forschergruppe bringt Experten verschiedener geowissenschaftlicher Disziplinen sowie hochmoderne Technik zusammen.

Die Erde hat einen Radius von durchschnittlich rund 6400 Kilometern. Die tiefste Bohrung, zu der der Mensch bisher in der Lage war, ging jedoch nur bis in zwölf Kilometer Tiefe. Und selbst bei enormem technischem Fortschritt sei es undenkbar, die tiefen Schichten jemals empirisch erforschen zu können, sagt Björn Winkler, Professor für Kristallographie an der Goethe Universität Frankfurt und Koordinator der neuen Forschergruppe.

„Wie es da drinnen aussieht, das können wir nur durch die Kombination von Experimenten und Modellrechnungen herausfinden“, erklärt er. Während es über Silikate, die ein wesentlicher Bestandteil des Erdmantels sind, schon genauere Erkenntnisse gibt, sind Karbonate bislang noch wenig erforscht. „Der Erdaufbau ist ohne Karbonate erklärbar – die Frage ist allerdings: wie gut?“, sagt Winkler.

„Strukturen, Eigenschaften und Reaktionen von Karbonaten bei hohen Temperaturen und Drücken“ („Structures, Properties and Reactions of Carbonates at High Temperatures and Pressures“) lautet der Titel des Projekts, das die DFG von Mitte Februar an fördert. „Wir wollen verstehen, wie die Erde funktioniert“, umschreibt Winkler das übergeordnete Forschungsinteresse der rund 30 Wissenschaftler und ihrer Teams. Welche Möglichkeiten unser Planet hat, Kohlenstoff zu lagern, wie viel Kohlenstoff es überhaupt auf der Erde gibt – der gesamte Kohlenstoffkreislauf sei nach wie vor ein Geheimnis.

Im Fokus der Forschergruppe, die sieben Einzelprojekte verbindet, steht der Erdmantel, die 2850 Kilometer mächtige mittlere Schale im inneren Aufbau der Erde. Ziel ist das bessere Verständnis von Phasenbeziehung, Kristallchemie und physikalischen Eigenschaften der Karbonate. Dazu sollen die Bedingungen der Mantelübergangszone sowie des darunterliegenden unteren Erdmantels – also sehr hohe Temperaturen und ein sehr hoher Druck – simuliert werden. Jedes der sieben Projekte nimmt einen anderen Aspekt unter die Lupe, zum Beispiel das Karbonat Calcit oder die Kombination von Karbonaten mit Eisen, mit Silikaten oder unter Schock.

Winkler und sein Team befassen sich schon seit sechs Jahren mit der Thematik. Sein Mitarbeiter Dr. Lkhamsuren Bayarjargal wurde für die Arbeit mit Hochleistungslasern bereits mit dem Max-von-Laue-Preis der Deutschen Gesellschaft für Kristallographie ausgezeichnet sowie vom Fokus-Programm der Goethe-Universität gefördert. Und auch die überregionale Zusammenarbeit der Forscher ist nicht ganz neu. Mit Hilfe der DFG-Mittel können jetzt jedoch spezielle Apparaturen konstruiert werden, um die Bedingungen im Erdmantel zu simulieren. So genannte Diamantstempelzellen erlauben Drücke, die eine Million mal so stark sind wie der Atmosphärendruck; Hochleistungslaser sind in der Lage, Temperaturen von bis zu 5000 Grad Celsius zu erzeugen. Dass dies die Bedingungen sind, die im Erdmantel herrschen, wurde durch entsprechende Berechnungen belegt.

Winzigste Mengen eines Karbonats genügen schon für ein Experiment. Die Substanz wird im Experiment den entsprechenden Bedingungen ausgesetzt und gleichzeitig von den Wissenschaftlern auf Veränderungen hin untersucht. Hierbei wird mit unterschiedlichen Techniken gearbeitet – in Frankfurt z.B. mit Raman-Spektroskopie, in Potsdam mit Infrarot-Spektroskopie. „Wenn wir auf unterschiedlichen Wegen zum selben Ergebnis kommen, wissen wir, dass wir richtig liegen“, so Prof. Winkler.

Information: Prof. Dr. Björn Winkler, Facheinheit Mineralogie, Institut für Geowissenschaften, Campus Riedberg, Tel: (069) 798-40107, b.winkler@ kristall.uni-frankfurt.de.

Dr. Anke Sauter | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-frankfurt.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Flechten aus dem Bernsteinwald
25.04.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Riesenfaultier war Vegetarier - Ernährung des fossilen Megatheriums entschlüsselt
18.04.2017 | 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: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur lückenlosen Qualitätsüberwachung in der gesamten Lieferkette

25.04.2017 | Verkehr Logistik

Digitalisierung bringt Produktion zurück an den Standort Deutschland

25.04.2017 | Wirtschaft Finanzen