{"id":1551,"date":"2021-03-17T16:18:21","date_gmt":"2021-03-17T15:18:21","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/?p=1551"},"modified":"2021-04-15T23:15:24","modified_gmt":"2021-04-15T21:15:24","slug":"das-studium-der-historischen-buecher-aus-eis","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/2021\/03\/17\/das-studium-der-historischen-buecher-aus-eis\/","title":{"rendered":"Das Studium der historischen B\u00fccher aus Eis"},"content":{"rendered":"

\u00dcber Eisbohrkerne Teil II
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von Hanna Sophie Knahl<\/a><\/em><\/span><\/p>\n

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Eisbohrkerne im Querschnitt. Foto: Sepp Kipfstuhl<\/span><\/p><\/div>\n

Im ersten Artikel \u00fcber Eisbohrkerne haben wir erfahren, warum im Eis uralte Geschichten schlummern. Wir sind zur eisigen Bibliothek gelangt und haben uns angeschaut, wie die Geschichten in Form von Eisbohrkernen geborgen werden k\u00f6nnen. Jetzt wird es darum gehen, wie wir dem Eiskern seine Geschichten entlocken k\u00f6nnen. Daf\u00fcr m\u00fcssen wir die verschiedenen Sprachen des Eises verstehen.<\/strong><\/span><\/p>\n

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Dies ist der zweite Teil der Reihe „\u00dcber Eisbohrkerne“. Zum ersten Teil geht es hier<\/a>.<\/span><\/p>\n

\"\"Das Studium der historischen B\u00fccher aus Eis<\/strong><\/span><\/p>\n

Nun haben wir alle Kapitel des eisigen Buchs an die Oberfl\u00e4che geholt. Und nun? Das Lesen in dem Eiskern ist aufw\u00e4ndig. Einige Teile der Sprache konnten schon entschl\u00fcsselt werden, aber Lesen k\u00f6nnen wir trotzdem auf den ersten Blick kaum etwas. Daf\u00fcr brauchen wir eine \u00dcbersetzung. Diese \u00fcbernehmen zum Beispiel Messinstrumente. Die meisten Messinstrumente konnten wir aber nicht mit auf den Gletscher nehmen, sie stehen in den Laboren in den Instituten. Wir nehmen also den Eiskern mit. Wir leihen uns ein Buch aus der Bibliothek aus. Wobei, wir werden den Eiskern nicht zur\u00fcckbringen k\u00f6nnen, nachdem wir in ihm gelesen haben, denn zum Lesen m\u00fcssen wir das Eis teilweise schmelzen. Das ist dann schon etwas anderes als Ausleihen.<\/span><\/p>\n

\"\"Das Geheimnis der Luftbl\u00e4schen<\/strong><\/span><\/p>\n

Unser Eiskern spricht tats\u00e4chlich sogar mehrere Sprachen gleichzeitig, denn das Eis, was aus hunderten Metern Tiefe stammt, besteht nicht nur aus gefrorenem Wasser. Es sind auch kleine Luftbl\u00e4schen in dem Eis eingeschlossen. Diese Luftbl\u00e4schen enthalten eine der Sprachen. Denn diese Luftbl\u00e4schen enthalten Luft, die schon tausende Jahre alt sein kann.<\/span><\/p>\n

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Luftbl\u00e4schen in einem d\u00fcnnen St\u00fcck Eis. Foto: Sepp Kipfstuhl<\/span><\/p><\/div>\n

Wie das kommt? Frisch gefallener Schnee ist ganz locker. Zwischen den filigranen Flocken befindet sich ganz viel Luft. Mit den Jahren verdichtet sich der Schnee immer mehr und neue Lagen Schnee legen sich obendrauf.<\/span><\/p>\n

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Schematische Darstellung, wie mit zunehmender Zeit und Tiefe Luft im Eis eingeschlossen wird. Illustration: Hanna Knahl<\/span><\/p><\/div>\n

Aus dem Schnee wird Firn (der verdichtete, grobk\u00f6rnige Schnee). In den Zwischenr\u00e4umen der <\/span>Eisk\u00f6rnchen ist noch immer Luft. Die Firn-K\u00f6rnchen r\u00fccken immer n\u00e4her zusammen. Schlie\u00dflich frieren sie zusammen und die eingeschlossene Luft kann nicht mehr entweichen. Es kann auch keine neue hinzustr\u00f6men. Somit ist jedes Luftbl\u00e4schen ein winzig kleines St\u00fcck Atmosph\u00e4re und repr\u00e4sentiert die Atmosph\u00e4re zu der Zeit, als die Luft dort eingeschlossen wurde. Das ist, ohne zu \u00fcbertreiben, eine fantastische Sache! Denn mit diesen Luftbl\u00e4schen haben wir die M\u00f6glichkeit, direkt zu messen, wie die Atmosph\u00e4re vor tausenden von Jahren zusammengesetzt war. Wie viel CO2<\/sub> enthielt sie in Zeiten als es besonders kalt oder besonders warm war? Wie schnell hat sich der CO2<\/sub>-Gehalt ver\u00e4ndert? War der Anteil von Sauerstoff in der Atmosph\u00e4re immer gleich hoch? Wie sieht es mit Methan aus? Die Luftbl\u00e4schen enthalten also die Sprache, die uns die Bestandteile der Atmosph\u00e4re aus der Vergangenheit mitteilt.<\/span><\/span><\/p>\n

Um Eisbohrkerne und ihre kleinen Luftbl\u00e4schen mal aus der N\u00e4he betrachten zu k\u00f6nnen, begeben wir uns in einen riesigen Gefrierschrank. Im folgenden Video von Terra X werden wir in ein Eislabor am Alfred-Wegener-Institut mitgenommen.<\/span><\/p>\n

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CC BY 4.0, <\/span>ZDF\/Terra X\/Gruppe 5\/Luise Wagner, Jonas Sichert<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

\"\"Eis kann Temperaturen speichern<\/strong><\/span><\/span><\/p>\n

Das Eis selbst kann auch sprechen. Es kann uns etwas \u00fcber die Temperatur sagen, die herrschte als sich dieses Eis gebildet hat. Klingt merkw\u00fcrdig? Eis kann doch nicht einfach die Temperatur von vor tausenden von Jahren halten. Stimmt! Aber die Zusammensetzung des Eises verr\u00e4t uns etwas \u00fcber die Temperatur.<\/span><\/p>\n

Wasser \u2013 H2<\/sub>O \u2013 Das H steht f\u00fcr Wasserstoff und das O f\u00fcr Sauerstoff. Es gibt den \u201enormalen\u201c Sauerstoff und \u201eschweren\u201c Sauerstoff. Um den Unterschied der beiden zu verstehen, m\u00fcssen wir verstehen, wie Atome aufgebaut sind.<\/span><\/p>\n

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Eine genauere Beschreibung zu Atomen gibt es hier:<\/span><\/p>\n

\"\"Atome und Isotope
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Der Name Atom kommt aus dem Altgriechischen und bedeutet \u201eunteilbar\u201c. Bei der Namensgebung wurde angenommen, dass Atome die kleinstm\u00f6glichen Teilchen waren. Wie Wissenschaftler*innen jedoch sp\u00e4ter herausfanden, sind Atome keineswegs unteilbare Teilchen. Atome bestehen aus noch kleineren Teilchen. N\u00e4mlich aus\u2026\"\"<\/span><\/p>\n

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  1. \u2026 winzig kleinen und leichten Elektronen (rot). Diese befinden sich in verschiedenen \u201eSchalen\u201c, die den Kern des Atoms umschlie\u00dfen (repr\u00e4sentiert der Einfachheit halber durch die wei\u00dfen Ringe). Elektronen sind elektrisch geladen. Sie haben alle die gleiche Ladung. Diese ist als negativ definiert.<\/span><\/li>\n
  2. \u2026 schwereren Protonen (blau). Sie sind viel schwerer als Elektronen. Ihre Ladung ist gleich stark wie die der Elektronen, aber sie ist positiv.<\/span><\/li>\n
  3. \u2026 neutralen Neutronen (gelb). Sie sind genauso schwer wie die Protonen, haben aber keine elektrische Ladung \u2013 sie sind neutral.\u00a0<\/span><\/li>\n<\/ol>\n

    Protonen und Neutronen bilden zusammen den Kern des Atoms. Wie schwer das Atom ist, h\u00e4ngt von der Anzahl der Protonen und Neutronen ab (die Elektronen sind im Vergleich so leicht, dass wir ihr Gewicht vernachl\u00e4ssigen k\u00f6nnen). Hei\u00dft, um das Gewicht eines Atoms zu bestimmen, z\u00e4hlen wir Protonen und Neutronen und multiplizieren sie mit ihrer Masse (die ja gleich ist).<\/span><\/p>\n

    Die meisten \u201eklassischen\u201c Atome besitzen gleich viele Protonen und Neutronen im Kern. Von dieser Anzahl h\u00e4ngt es ab, ob wir das Atom z.B. dem Element \u201eSauerstoff\u201c (8 Protonen + 8 Neutronen) oder \u201eSilber\u201c (47+47) zuordnen.<\/span><\/p>\n

    Die Anzahl der Neutronen kann aber auch variieren. Dann sprechen wir von verschiedenen Isotopen desselben Elements. Um diese auseinanderhalten zu k\u00f6nnen, schreiben wir die Summe von Protonen- und Neutronenanzahl vor das Element, z.B. 16<\/sup>O f\u00fcr den \u201eklassischen\u201c Sauerstoff.<\/span><\/p>\n

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    Es gibt den \u201enormalen\u201c Sauerstoff (16<\/sup>O), dessen Kern besteht aus 8 Protonen und genauso vielen Neutronen, wie das bei einem \u201eklassischen\u201c Atom eben so ist. Es gibt aber auch weitere stabile Formen des Sauerstoffs wie den \u201eschweren\u201c Sauerstoff. Dieser hat auch 8 Protonen, aber 10 Neutronen (also 2 Neutronen mehr). Dieser Sauerstoff ist also schwerer.<\/span><\/p>\n

    In Wasser \u2013 H2<\/sub>0 \u2013 kann sowohl der \u201enormale\u201c als auch der schwere Sauerstoff enthalten sein. Eine interessante Eigenschaft von Wasser mit schwerem Sauerstoff, die wir jetzt ausnutzen, ist, dass dieses schwerere Wasser auch \u201eschwerer\u201c verdunstet.<\/span><\/p>\n

    Das Eis auf dem Eisschild bildet sich aus dem Schnee, der darauf gefallen ist. Der Schnee kommt aus Wolken und das Wasser und Eis in den Wolken kommt vor allem aus den Ozeanen. Das Wasser der Ozeanoberfl\u00e4che verdunstet und steigt auf. Wenn es kalt ist, verdunstet haupts\u00e4chlich das Wasser mit dem leichteren Sauerstoff. Je w\u00e4rmer es aber wird, desto mehr verdunstet auch das Wasser mit dem schweren Sauerstoff. Wenn es warm ist, landet also auch besonders viel schwerer Sauerstoff auf dem Eis. Und wenn wir in einer Schicht im Eis dann viel schweren Sauerstoff finden, dann fiel der Schnee wohl in einer warmen Klimaperiode.<\/span><\/p>\n

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    Wasser verdunsten \u00fcber dem Meer, wird in Wolken transportiert und f\u00e4llt als Schnee \u00fcber einem Eisschild zu Boden. Illustration: Hanna Knahl<\/span><\/p><\/div>\n

    \"\"Eine wichtige Information fehlt noch<\/strong><\/span><\/p>\n

    Ok, nun verstehen wir die Sprache der Luftbl\u00e4schen und die der Temperatur im Eis. Das ist super interessant und verr\u00e4t uns ganz viel \u00fcber das Klima der Vergangenheit. Wir k\u00f6nnen uns auch anschauen, welche Zusammensetzung der Atmosph\u00e4re mit welcher Temperatur zusammenh\u00e4ngt. Mega spannend! So k\u00f6nnen wir auch etwas \u00fcber unser heutiges Klima lernen und haben Anhaltspunkte, wie sich das Klima in Zukunft entwickeln k\u00f6nnte.<\/span><\/p>\n

    Doch etwas Wichtiges fehlt noch. Was wir bisher wissen: \u201eIrgendwann vor tausenden von Jahren herrschte diese Temperatur und die Atmosph\u00e4re setzte sich so und so zusammen\u201c. Jetzt wollen wir nat\u00fcrlich wissen, wann genau eigentlich? <\/span><\/p>\n

    Wie wir dem Eis auch diese Information noch entlocken k\u00f6nnen, erfahren wir im letzten Artikel (Part III)<\/a> der Eisbohrkern-Reihe.<\/span><\/p>\n

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    \"\"Quellen\/Weiterf\u00fchrende Links<\/strong><\/span><\/p>\n

    Die Artikel-Reihe „\u00dcber Eisbohrkerne“ basiert auf dem Podcast-Adventskalender \u201eEis hoch 24\u201c aus dem Jahr 2020.<\/span><\/p>\n

    Youtube: https:\/\/www.youtube.com\/channel\/UC8ZphUO3AC8Xbt4SwXd589A<\/a><\/span><\/p>\n

    Die Themen dieses Artikels werden ausf\u00fchrlicher insbesondere in Folge 4 (Klimarekonstruktion)<\/a> & Folge 11 (Was sind eigentlich Gletscher?)<\/a> behandelt.<\/span><\/p>\n

    Klimarekonstruktion<\/strong><\/span><\/p>\n

    https:\/\/www.iceandclimate.nbi.ku.dk\/research\/drill_analysing\/<\/a><\/span><\/p>\n

    https:\/\/www.planet-wissen.de\/natur\/klima\/eiszeit\/pwieepicaeinblickeindieklimavergangenheitdererde100.html<\/a><\/p>\n

    Atome<\/strong><\/span><\/p>\n

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