26. August 2018

Das abenteuerliche Leben des Déodat de Dolomieu

„Jedes Jahr eilte ich zu einer Bergkette, stieg auf ihre Gipfel, um jene tiefen Eindrücke zu empfinden, die aus der Betrachtung des weiten Horizonts entstehen. Da oben dachte ich nach über die Entstehung der Erdkugel, die Umwälzungen, die sie erfahren hat, die Vorgänge, die ihre Formen verändert und den heutigen Zustand bewirkt haben…Wie ich so nach und nach höher stieg und meinen Gedanken immer weiteren Raum gab, verstärkte sich auch mein Weltbild: Mein Horizont stieß auf immer weniger Grenzen.“
Diedonnè-Silvain-Guy-Tancrede de Gvalet de Dolomieu

 
Diedonnè-Silvain-Guy-Tancrede wurde am 23. Juni 1750 in der Pfarrei von Dolomieu (Provinz von Dauphinè, Frankreich) geboren. Er war Sohn einer noblen, wenn auch verarmten, Familie. Er erhielt daher, ungewöhnlich für seine Zeit und seinen Stand, keinen privaten Unterricht, sondern brachte sich das Lesen selbst bei und erforschte selbständig die Natur in seiner näheren Umgebung. Mit erst 12 Jahren trat in den Militärdienst ein. Bei einen Duell tötete er seinen Gegener und nur politische Beziehungen retteten ihn vor lebenslanger Haft. Nach einem Jahr im Gefängnis wurde er entlassen und es wurde ihm nahegelegt, er solle doch sein Glück anderswo versuchen um weiteren Problemen aus dem Wege zu gehen. Im Jahre 1771 kam er nach Paris, wo er zum ersten Mal mit gleichgesinnten Intellektuellen zusammentraf. Dort lernte er auch den Naturkundler und Mineralogen Horace-Benedict de Saussure kennen. Trotz seines Interesses an der Geologie, er verzichtete sogar mehrmals auf Posten, um sich weiter den Studium zu widmen, ging es mit seiner militärischen Karriere voran. Im Zuge seiner militärischen Verpflichtungen und auch aus Interesse reiste er viel. Er besuchte mehrmals Spanien, Italien und Malta und plante auch eine Reise in die deutschen Bergbaugebiete. Dolomieu war ein unruhiger Geist und unterstützte auch liberale politische Ansichten, was ihm einige Feinde einbrachte. Einer seiner frühen Unterstützer, der Mineraloge Alexandre Duc de La Rochefoucauls, wurde vor seinen Augen umgebracht. Er unterstützte zunächst die französische Revolution, aber nach den Verlust seines Erbe und knapp der Guillotine entkommen, wendete er sich gegen das Terrorregime. In 1796 wurde er von der neuen, revolutionären Regierung unter Napoleon Bonaparte zum Mineningenieur, Professor und Mitglied des Institut National in Paris befördert und lehrte an der bergmännischen Schule in Paris. Später nahm er mit Napoleon am Feldzug nach Ägypten teil und erforschte den Nil. Bei der Rückreise, nach den gescheiterten Feldzug, wurde er im Königreich Sizilien gefangen genommen und als Kriegsgefangener verurteilt,
Seine früheren politischen Streitereien holten ihn nun ein. Auf Druck der Erzherzogin Maria Karolina von Österreich wurde er in Messina eingekerkert. Aus den Ruß der Kerzen, die seinen dunklen Kerker erleuchteten, fertigte er Tinte an und verfasste am Rand der wenigen Bücher die er herein-geschmuggelt hatte seine „Mineralogische Philosophie.“ Angeblich nutzte Alexandre Dumas de Dolomieus Gefangenschaft als Inspiration für die Figur eines verschrobenen, aber genialen, Aristokraten in seinen Roman „Der Graf von Montechristo“, der den titelgebenden gefangenen "Graf" unterrichtet.
Durch den Sieg bei Marengo (Italien) konnte Napoleon die Herausgabe des Gefangenen nach 3 Jahren Kerkerhaft erzwingen. Dolomieus Rückkehr nach Paris wurde gebührend gefeiert und zunächst nahm er auch seine Lehrtätigkeit wieder auf, zog sich aber bald darauf nach Châteauneuf in das Massif Central zurück, wo eine seiner Schwestern lebte. Seine geologische Sammlung lag noch in Malta, wobei die dortigen Behörden die Sammlung Italien vermachen wollten, während Dolomieu eher an Frankreich oder Schweiz, ja sogar den jungen Vereinigten Staaten, dachte. Heute kann seine umfangreiche mineralogische Sammlung in Paris bewundert werden. Am 26. November 1801 stirbt Dolomieu, gerade mal 51 Jahre alt, an den gesundheitlichen Nachwirkungen seiner langen Kerkerhaft.

1791 hatte Dolomieu einen kurzen Bericht "über eine Art von Kalkgestein, welches nur schwach mit Säure reagiert und Phosphoreszenz beim Anschlagen zeigt" veröffentlicht. Das Gestein, das er in den Tiroler Bergen angetroffen hatte (Stubaier Alpen und bei Bozen), fand er später auch verbaut in eine römische Ruine. 

Leopold von Buch´s Karte "Esquisse d´une carte geologique de la parte meridionale du Trentino" (1822) zeigt die Verteilung von Karbonatgesteinen in Tirol - hellblau Kalkgestein, dunkelblau Dolomitgestein. Dolomieu sammelte die ersten Proben von Dolomit wahrscheinlich im Bereich des Brenners oder entlang der Etsch, nicht in den heutigen Dolomiten, die damals noch weit abseits der bekannten Reiserouten lagen.

Das Gestein war auch verwitterungsresistenter und bildete, so Dolomieu, "die oberste Bedeckung in den Alpen aus." Bei Bozen fand er auch Kristalle der neuen Mineralart, die er zunächst als „Perlen-Spat“ bezeichnete. Die kleinen, rhombenförmigen Kristalle wiesen eine gekrümmte Kristallfläche auf und, wie das Gestein, lösten sie sich nur langsam in Säure auf. 
Die ersten chemischen Analysen des neuen Minerals durch Nicolas-Theodore de Saussure (Sohn von Horace-Benedict de Saussure) wiesen zunächst hohe Werte von Silizium und Aluminium auf (zur damaligen Zeit, da Aluminium als Metall noch unbekannt war, als Tongehalt angegeben). 1792 publizierte er seine Analysen in einem Artikel mit dem Titel “Analyse de la Dolomie”, wo er vorschlug, zu Ehren Dolomieu das neue Mineral als Dolomit zu bezeichnen. Erst der Chemiker Smithson Tennant (1761-1815) erkannte um 1799 den Fehler und bestimmte Magnesium und Calcium als Hauptkomponenten des Dolomit.
Saussure wiederholte seine Analysen und bestätigte die neue Formel. In 1808 erkannte der Chemiker Martin Heinrich Klaproth (1743-1817) das Perlen-Spat und Dolomit-Gestein ein und dasselbe sind, es sich um ein Salz von Magnesium und Kalzium mit der Kohlensäure handelt, und bestätigte Dolomit als ein eigenständiges Mineral. Aber noch 40 Jahre lang geisterten die falschen chemischen Werte in der Fachliteratur herum.
„So viele Dolomitenzinken ich in Venetien und Tirol gesehen habe: den Geislerspitzen kommt an Jähe und Zerissenheit nichts gleich von all dem, was da aufstarrt.“ Reiseschriftsteller Heinrich August Noë (1835-1896).

„Sie schienen so wenig Teil der grünen Hänge zu sein, auf denen sie standen, dass sich in uns die Vorstellung entwickelte, es handelte sich um Eisberge aus Stein, die wieder davontreiben und das Land spurlos verlassen konnten.“ So schreiben in 1864 die beiden englischen Reiseschriftsteller Josiah Gilbert und George Cheetham Churchill in ihrem Buch “The Dolomite Mountains”. Ab 1876 setzte sich dann der Namen Dolomiten für die Bleichen Berge durch. Übrigens der einzige Fall in dem das Mineral einer Gegend den Namen gab und nicht umgekehrt. 

Literatur:

ZENGER et al. (1994): Dolomieu and the first description of dolomite. Spec. Pubis Int. Ass. Sediment  21: 21-28

2. Februar 2018

Geologie und das Unglück am Djatlov-Pass

Im Januar 1959 machte sich eine Gruppe von zehn jungen Leuten, zwei Frauen, die jüngste war gerade mal 20 Jahre, und acht Männer, der älteste war 37, auf eine schwierige Skitour zum Berg Otorten, in der Wildnis des nördlichen Ural-Gebirges, auf. Die Gruppe führte ein Tagebuch und Fotokameras mit sich und so ist der Verlauf der Dyatlov-Expedition bis zum ersten Februar relativ gut nachvollziehbar. Dann geschah etwas, was zum Tod von neun Mitgliedern führte.

Die Manpupunjor-Felsen in der Gegend des Djatlov-Passes. Die seltsamen Türme sind die erodierten Reste einer ehemaligen Schicht aus Glimmerschiefer.

Die Gruppe aus Studenten und einen Kriegsveteranen, der 37-jährige Semyon Zolotaryov, wurde von Igor Dyatlov (23 Jahre) angeführt. Dyatlov hatte bereits im Jahr zuvor eine ähnliche Expedition durchgeführt, die in der ehemalige Sowjetunion nötig war, um ein Sportzertifikat zu erhalten. Nach einer längeren Reise mittels Zug und Bus erreichte die Gruppe am 25. Januar die Ortschaft Vizhay. Von dort nahm sie ein Lastwagen bis zu einer Holzfällersiedlung – Lager 41 – mit. Am 27. Jänner erreichten sie die letzten Außenposten der Zivilisation, das aufgelassenes Lager Nord-2, einen ehemaligen Stützpunkt für die geologische Prospektion der Gegend. In der Nacht verschlimmerten sich die Schmerzen bei einem der Teilnehmer. Yuri Yudin war Student der Ökonomie, und hatte seinem Institut an der Staatlichen Technischen Universität des Uralgebiets in Jekaterinburg  - einer Stadt die auch vom Bergbau im Ural lebte -  versprochen, einige Gesteinsproben aus dieser Gegend zurückzubringen. Er verbrachte den 28. Januar damit, Gesteinsproben zu sammeln, konnte aber rund um das Lager nur Quarz und Katzengold (Pyrit) finden. Als die Schmerzen nicht besser wurden, beschloss er die Expedition abzubrechen. Ab hier war nämlich nur noch Übernachtung im Zelt möglich, und die Strecke, die im Wald und an Berghängen entlanglief, war nur noch zu Fuß oder mittels Schi machbar. In seinem Zustand eine Zumutung die auch die ganze Gruppe behindert hätte. Ironischerweise rettete seine angeschlagene Gesundheit an jenen Tag sein Leben.

Schweren Herzens beschloss er mit einem lokalen Führer, der die Gruppe bis hierher begleitet hatte, zurückzukehren. Die Gruppe bestand nun aus neun Mitgliedern, die den Lauf des Flusses Auspiya in die Berge folgten. Wetterbedingungen waren relativ schlecht, das bewaldete Gelände schwierig, die Gruppe kam daher nur langsam voran. 

Am 31. Januar 1959, an der Waldgrenze angelangt, musste man einen Gebirgspass an der Höhe 1079 queren. Höhe 1079 war der damalige Name des Berges Kholat Syakhl, was in der Sprache der lokalen Nomaden des Mansen-Volkes der Tote-Berg bedeuted, da dort kaum Bewuchs und Nahrung für die Rentierherden gefunden werden konnte. Die Gruppe scheint aber zu weit westlich des eigentlichen Passes angelangt zu sein. Am Morgen des 1. Februars besserte sich das Wetter. Ein provisorisches Lager wurde eingerichtet, wo man einige Dinge, die man auf den letzten Teil der geplanten Strecke nicht brauchte, verstaut wurden, wie auch Brennholz das im Wald gesammelt worden war. Schließlich machte sich die Gruppe gegen Mittags auf, um den Grat des Berges zu queren. Während des Aufstiegs kam aber ein Sturm auf. Aufgrund der fortgeschrittenen Zeit, beschloss man am Berghang, unterhalb des Gipfels des Kholat Syakhl zu übernachten, auch war das eigentliche Ziel der Expedition, der Berg Otorton, in Sichtweite. Gegen 5 Uhr Nachmittags war das Zelt am leicht geneigten Hang aufgebaut, gerade rechtzeitige, da schon die Sonne unterging. Gegen Abend nehmen die erschöpften Wanderer etwas zu Essen ein und legen sich schlafen.

Blick vom Djatlov-Pass auf den Berg Otorten im Februar 1959, das Ziel der Djatlov-Gruppe. Der Ural ist ein Gebirgszug, der durch den Zusammenstoß der Sibirischen Platte mit Pangaea vor 300 Millionen Jahre (variszische Orogenese) aufgefaltet wurde.

Was dann genau passierte, ist noch heute ein Rätsel. Irgendwann in der Nacht vom 1. zum 2. Februar muss die Gruppe in Panik verfallen sein. Sie schlitzten die Seite des Zeltes teilweise auf und fliehen hinein in die Nacht, teilweise nur mit einem leichten Nachtanzug bekleidet. Kaum einer hatte Stiefeln oder Mützen an. Eine Rückkehr zum Zelt war nicht möglich oder die Gruppe fand den Weg dahin nicht zurück. Die erhaltenen Spuren im Schnee zeigten, das alle neun Mitglieder sich hinunter zur Waldgrenze, in das Tal der Lozva, begaben, ungefähr eine Strecke von anderthalb Kilometern in der Richtung die am nächsten Tag eingeplant gewesen war.

Das Suchteam rastet im Windschatten einer seltsamen Felsformation am Abhang des
Kholat Syakhl.

Beinahe einen Monat später wurden, während der Suche nach der vermissten Gruppe, unter einer großen Zeder, die Reste eines Lagerfeuers gefunden. Dort fand man Yuri Krivonischenko und Yuri Doroshenko, beide nur in Nachthemd bekleidet. Später wurde festgestellt, das beide durch Erschöpfung und an der Kälte gestorben waren. Einige Zeit danach wurden noch die Leichen von Igor Dyatlov, Zinaida Kolmogorova und Rustem Slobodin gefunden, anscheinend zusammengebrochen während des Versuchs, zurück zum Zelt, auf den Berghang, zu gelangen. Lyudmila Dubinina, Semyon Zolotaryov, Alexander Kolevatov und Nikolai Thibeaux-Brignolles wurden erst während der Schneeschmelze im Mai gefunden. Die Körper lagen ungefähr 70 Meter tief im Wald, teilweise in einem Bachbett liegend. Anscheinend hatten sie versucht, sich ein Lager herzurichten. Sie hatten teilweise fremde Kleider an, vielleicht ein Versuch, sich gegen die Kälte zu schützen, indem sie die Bekleidung ihrer bereits verstorbenen Freunde anzogen. Auffällig waren die schweren Verletzungen die die Körper aufwiesen, darunter mehrere Rippenbrüche. Die damaligen Untersuchungen der Behörden wurden ergebnislos abgeschlossen. Da Fremdverschulden ausgeschlossen werden konnte, es wurden keine fremden Spuren im Gelände gefunden, war letztendliche das Urteil, dass alle Gruppenmitglieder an einer „Elementargewalt“ starben.

Zwei große Fragen bleiben offen. Wie und warum starben alle Gruppenmitglieder?

Während der Tod der einen Hälfte der Gruppe durch Erschöpfung und Kälte plausibel scheint, Temperaturen um die -30° herrschten dort in jener Nacht und die Expeditionsmitglieder hatten beinahe nichts an um sich vor dieser Kälte zu schützen, ist unklar, was die schweren Verletzungen in der anderen Hälfte der Gruppe verursachte. Der Gerichtsmediziner, der die Körper untersuchte, vermutete einen Sturz in das Bachbett hinein und auch Zersetzung, da die Körper lange Zeit der Witterung ausgesetzt waren. Möglich auch das die kleinere Gruppe sich eine Höhle in den Schnee gegraben hatte. Als diese aber zusammenstürzte, erdrückte die 3-4m mächtige Schneemasse alle vier Personen. 

Die wichtigere Frage, was erschreckte die Gruppe so sehr, dass sie überhaupt das sichere Zelt verließen?  

Vorgeschlagen wurde eine Lawine. Jedoch ist der Hang sehr gering geneigt, und weist eine hohe Rauigkeit auf, ungünstige Bedingungen für den Abgang einer Lawine. Die Gruppe muss dies auch so gesehen haben. Die erfahrenen Wanderer hätten wohl kaum in einen aktiven Lawinenhang ihr Nachtlager aufgeschlagen.
Eine eher unwahrscheinliche Erklärung sieht einen Zusammenhang zwischen dem Unglück am Dyatlov-Pass und seltsame Leuchterscheinungen, die angeblich am Himmel über der Gegend von einigen Geologen beobachtet worden waren. Handelte es sich dabei um Erdbebenlichter? Tatsächlich sind die Gesteine rund um den Dyatlov-Pass sehr quarzreich, und Quarz – so vermuten manche Wissenschaftler – spielt eine Rolle bei der Entstehung der mysteriösen Erdbebenlichter. Führte eine unheimliche Feuerkugel, die auf das Zelt zu fallen schien, zur Panik? Da die Existenz von Erdbebenlichter aber selber nicht geklärt ist, führt diese Erklärung nicht wirklich weiter.

Verschüttete doch ein Schneebrett teilweise das Zelt, aber in der Dunkelheit befürchtete die Gruppe den Abgang einer größeren Lawine? Wieso aber, nachdem sie das Zelt verlassen hatten, nicht wenigstens noch einige Kleider retten? Den vermuteten Tod durch Lawine war der sichere Tod durch Erfrieren vielleicht vorzuziehen.

Der Fall bleibt noch 59 Jahre nach jener Nacht ungeklärt.

25. April 2017

Der Travertin von Karlsbad


Travertin und Sinterproben von Karlsbad, Baden-Württemberg, Sammlung angelegt um 1910. Bereits um 1800 verkaufte der Edelsteinschleifer Joseph Müller (1727-1817) den Kurgästen von Karlsbad  (damals Böhmen, heute Tschechien) eine „Sprudelstein“-Sammlung als Souvenirartikel. Karlsbad ist berühmt für seine warmen Quellen und Mineralgewässer, die sogar auf Briefmarken verewigt wurden. Aus den Mineralwasser fällt Kalziumkarbonat aus, das sich in Becken und Leitungen ablagert. Aus der Not (schließlich müssen die Leitungen sauber gehalten werden) wurde ein Geschäft für den Tourismus.


In 1807 verfasste Dichter und Naturforscher von Goethe eine Abhandlung mit dem Titel „Sammlung zur Kenntniß der Gebirge vor und um Karlsbad“, die dieser Sammlungen gewissermaßen als Zertifikat beigefügt wurde und worin die Umgebung von Karlsbad zum ersten Mal geologisch beschrieben wurde. Der Granit bei Karlsbad („Erzgebirge-Granit“) stellt auch die Typuslokalität für die „Karlsbader Zwillinge“ dar, eine spezielle gesetzmäßige Verwachsung zweier Kristalle. Diese Bezeichnung wurde ebenfalls von Goethe geprägt, und ist bis heute namensgebend für diese charakteristische Zwillingsbildung bei Feldspäten.

14. April 2017

Die Geschichte des Titanic-Eisbergs

In der Nacht vom 14. zum 15. April 1912 kollidierte eines der modernsten und größten Schiffe seiner Zeit im nördlichen Atlantik mit einem mittelgroßen Eisberg. Ein direkter Aufprall wurde durch ein Ausweichmanöver verhindert, allerdings wurde der Bug der "Titanic" auf einer Länge von 90m beschädigt und die vernieteten Stahlplatten platzten abschnittsweise auseinander - Wasser dringt ein und zieht langsam aber unerbittlich den Bug unter die Wasserlinie, das Schiff ist verloren.



Das Schicksal der Titanic hat zahllose Bücher und Filme inspiriert, die Geschichte des zweiten großen Darstellers, des Eisbergs, ist heute aber fast vergessen.
Abb.1. Eisberg und Eisfeld, fotografiert von Bord der "Carpathia", das erste Schiff das die Unglückstelle am Morgen des 15. April erreichte, aus dem Buch "Sinking of the Titanic - The World´s Greatest Sea Disasters" (1912).Es gibt zahlreiche Berichte von Überlebenden die den Eisberg der Titanic beschreiben, und noch mehr Photographien die später von Schiffen aus aufgenommen wurden. Allerdings gibt es keinen eindeutigen Beweiße das unter den gesichteten Eisberge tatsächlich der "schuldige" Berg gefunden wurde.

Eisberge im Nordatlantik stammen vorwiegend von den kalbenden Gletschern an der Westküste von Grönland. Meeresströmungen treiben diese dann mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 0,7 Stundenkilometer zunächst nach Norden bis zur Kanadischen Küste. Hier geht die West-Grönland Meeresströmung in den Labradorstrom über, der nach Süden hin "fließt" - und mit ihm auch zehntausende von kleinen und großen Eisbergen. Vor der Küste Neufundlands treffen die kalten Meeresströmungen auf den warmen Golfstrom. Nur noch wenige Eisberge überdauern bis zu diesem Punkt die 5.000 Kilometer lange Reise, aber genau hier kreuzen sie die viel befahrene Nordatlantikroute. Es wurde spekuliert ob 1912 die Anzahl von größeren Eisbergen in diesem Gebiet ungewöhnlich war. Zahlreiche telegraphische Meldungen wurden seinerzeit an die Titanic gesendet, zumeist von Schiffen die Eisberge gesichtet hatten oder in der Nacht auf eine Weiterfahrt verzichteten und vor Eisfeldern stoppten. Die Anzahl der Meldungen scheint außergewöhnlich hoch zu sein, allerdings gibt es keine offiziellen Zahlen, da vor 1912 Eisberge nicht überwacht wurden. Erst nach der Katastrophe wurden zunächst Frachter, später Kriegschiffe, auf Patrouille im Nordatlantik geschickt.
Das vermehrte Auftreten von Eisbergen wurde durch Temperaturschwankungen im Nordatlantik erklärt: nach einer Arbeitshypothese verstärkten milden Temperaturen in den Jahren 1900 bis 1910 die Aktivität der Gletscher in Grönland, mehr Eisberge wurden daher auf "die Reise geschickt". Eine alternative Hypothese schlägt vor, dass die kalten Wassertemperaturen seit 1910 ein Vorstoßen der Eisberge nach Süden hin begünstigte. Beide Hypothesen sind schwierig zu überprüfen, da es keine genauen Daten zur Anzahl der Eisberge bis 1912 gibt. Es scheint eine schwache Korrelation im 20 Jahrhunderts zwischen der Temperatur des Atlantiks und die Anzahl gesichteter Eisberge auf den 48. Breitengrad zu geben, allerdings sind die Schwankungen beträchtlich und vermutlich gab es bevor und nach der Titanic starken Eisgang; 1912 war daher wahrscheinlich kein besonderes Jahr und die Kollision, wie so oft, ein Unglück.

27. Februar 2017

Star Trek und die Geologie: Leben, Jim. Aber nicht wie wir es kennen

Der Weltraum, unendliche Weiten. Wir schreiben das Jahr 2200. Dies sind die Abenteuer des Raumschiffs Enterprise, das mit seiner 400 Mann starken Besatzung 5 Jahre unterwegs ist, um fremde Galaxien zu erforschen, neues Leben und neue Zivilisationen. Viele Lichtjahre von der Erde entfernt dringt die Enterprise in Galaxien vor, die nie ein Mensch zuvor gesehen hat.

In der Folge "Horta rettet ihre Kinder" (1967) landet die Crew der Enterprise auf den Planeten Janus VI wo die Sternenflotte eine Bergbaukolonie betreibt. Janus VI ist laut der Klassifikation im Star Trek Universum ein Typ E-Stein-Eisen-Planet, reich an Metallen wie Gold, Uran, Platin, Cer und Pergium, ein fiktives Element. Eine relativ junge Welt, um die 1,3 Milliarden Jahre alt, ohne sichtbare Atmosphäre und anscheinend ohne einheimische Lebensformen. Allerdings werden die Bergleute, nachdem sie tief in das Planeteninnere eingedrungen sind, plötzlich von einem grauenhaftem Monster angegriffen. Spock, der wohl sein geologisches Einfühlungsvermögen anwendet, vermutet schon bald, dass es sich bei dem Wesen um eine Lebensform handeln könnte, die auf Silizium basiert.

"Das Leben wie wir es kennen, basiert gewöhnlich auf den verschiedensten Kombination von Kohlenstoffverbindungen. Aber es könnte auch etwas existieren mit ganz anderen Elementen. Mit der Grundlage Silizium.“

 
Auf der Erde beruht das Leben, so wie wir es kennen, auf Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff mit Spuren von Kalium, Calcium, Magnesium, Eisen, Phosphor und Schwefel.
Kohlenstoff ist auf der Erde ein idealer Ausgangsstoff für Leben da er unter  terrestrischen Temperaturbedingungen stabile und komplexe Moleküle bilden kann. Verbindungen zwischen Kohlenstoff-Kohlenstoff, Kohlenstoff-Sauerstoff und Kohlenstoff-Wasserstoff sind außerordentlich stark, die Moleküle sind aber gleichzeitig gut in Wasser löslich. Moleküle die in einer Flüssigkeit frei beweglich sind, sind eine wichtige Voraussetzung für einen funktionierenden Stoffwechsel.

Silizium ist sehr häufig auf der Erde wird aber kaum von terrestrischen Lebensformen genutzt. Mikroorganismen wie Kieselalgen und Strahlentierchen nutzen Silaffine (kurze Peptide die zur Stabilisierung verwendet werden) und amorphe Silizium-Hydrogele um ihre filigranen Schalen aufzubauen. Unter höheren Organismen sind nur Kieselschwämme in der Lage Silizium zu verwenden. Allerdings nutzen diese Organismen Silizium nur für Schalen und Stützelemente, es spielt keine  Rolle in ihrem Stoffwechsel.
Theoretisch könnte Silizium aber auch für Gewebe, Organe und sogar einen alternativen Stoffwechsel verwendet werden.  Das Element findet sich im Periodensystem neben Kohlenstoff und weist einige chemische Ähnlichkeiten auf.  Silizium bildet wie Kohlenstoff stabile Bindungen mit sich selbst und Elementen wie Kohlenstoff, Germanium, Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff und Schwefel.

„Eine Siliziumknolle, davon gibt´s Millionen da Unten, leider sind sie wertlos."
„Immerhin ist es eine geologische Kuriosität! Pures Silizium!“
„Einige Spurenelemente, aber hören sie, sie sind doch nicht hergekommen um Steine zu suchen."


Solche Silane können große Moleküle bilden, Ketten, Röhren und Schichten, die in einem hypothetischen Organismus verwendet werden könnten um einen Zellkörper aufzubauen.

Allerdings sind diese Verbindungen unter terrestrischen Bedingungen den Kohlenstoff-Molekülen unterlegen. Silizium ist sehr reaktionsfreudig und verbindet sich gern mit Sauerstoff. Eine hypothetische Silizium-Lebensform würde Probleme mit der Atmosphäre der Erde haben, die bis zu 21% aus Sauerstoff besteht. Der Körper der Silizium-Lebensform würde langsam von den Gasen und Wasser in unserer Atmosphäre zersetzt werden. In der Star Trek Folge wird erwähnt das die fremde Lebensform, die sich selbst Horta nennt, aus einer Sauerstofffreien Umgebung, tief im Inneren des Planeten verborgen, stammt. Tatsächlich könnten Silizium-Moleküle in einer reduzierenden und trockenen Atmosphäre funktionieren. 


Ein weiteres Problem für Silizium ist Wasser. Während reines Silizium mit Wasser reagiert, sind Wasserstoff-Silizium Verbindungen schwer löslich. Ein Stoffwechsel kann so nicht funktionieren, es braucht daher eine geeignete Alternative. Als ein solches alternatives Lösungsmittel könnte flüssiges Methan und Ethan verwendet werden. Aber gibt es Planeten auf (oder in) denen Kreaturen wie die Horta überhaupt existieren könnten? Wir müssen nicht weit reisen um eine solche Umgebung tatsächlich zu finden. Die Oberfläche des Saturnmonds Titan ist so kalt, um die -200°C, das sich das auf der Erde gasförmige Methan verflüssigt und Seen und Flüsse bildet. Silizium-Moleküle sind relativ kälteunempfindlich, theoretisch könnte ein solcher Stoffwechsel in einer solchen Umwelt tatsächlich funktionieren.

Ob allerdings tatsächlich eine auf Silizium basierende Lebensform irgendwo da draußen exisitiert, das steht in den Sternen...
 

28. Januar 2017

Vulkane machen Geschichte

Im Jahre 536 n.Chr. verdunkelte eine mysteriöse Wolke den Himmel. Der Historiker Prokopios von Caesarea schreibt die Sonne sei „so schwach wie der Mond und schien so außerordentlich wie während einer Sonnenfinsternis, überhaupt nicht so, wie man es sonst gewohnt ist.“ Die Temperaturen sackten nach unten und die Ernten auf den Feldern fielen aus. Dies führte zu Hungersnöte unter Justinian I. und in 541 kam auch noch eine Seuche dazu. In seiner Not wandte sich Justinian I. verstärkt der Religion und prägte damit auch den Übergang von der Antike zum Mittelalter.
Als Verursacher der mysteriösen Wolke werden heutzutage Vulkane vermutet.



Trockenheit und Kälte führte zur Entvölkerung ganzer Landstriche, wie zum Beispiel den Balkan. Das unbewohnte Land wurde später durch andere Völker wie den Slawen wiederbesiedelt. Auf der Arabischen Halbinsel führte die durch vulkanische Aerosole verursachte Klimaveränderung dagegen zu mehr Niederschlag, es gab mehr Futterpflanzen was zu mehr Reit- und Lasttiere führte. Vielleicht ein Faktor der die islamische Expansion förderte.

22. Januar 2017

Im Wein liegt die Klima-Wahrheit

Um das Klima zu rekonstruieren können verschiedene Methoden angewendet werden, wie das Studium der natürlichen Archive von Baumringen oder Gletscherschwankungen. Deutsche und Französische Wissenschaftler haben dabei ein ungewöhnliches Archiv gefunden – Wein. Die Anbaugebiete in Deutschland und Frankreich liegen an der nördlichen Verbreitungsgrenze der Weinrebe und reagieren daher empfindlich auf Klimaschwankungen. Der französische Historiker E. Le Roy Ladurie schreibt in seinem Buch „Le territoire de l'Historien“ (1973): 

Bacchus, der Gott der Weinlese, ist ohne Zweifel eine reiche Quelle für Klimadaten! Nicht nur der Zeitraum der Weinlese, den Historikern gut bekannt, sondern auch die Qualität des Weines ist eine erstklassige Dokumentation für das Klima…[]. Der Statistiker Angot hat die Möglichkeiten [...] aufgezeigt, die aus der systematischen Untersuchung der Weinqualität in den letzten Jahrhunderten hervorgeht, in 1895 veröffentlichte er eine jährliche Serie der wechselhaften Qualität der Weine des Burgund, die bis in das XVII Jahrhundert reicht […] In Deutschland und Luxemburg haben Müller und Lahr jeweils Jahresreihen der Weinqualität rekonstruiert, von verschiedenen Weingütern (in der Nähe des Rheins, Neckar, Schwarzwald) und Rudloff hat diese Daten zur Ergänzung seiner Klimageschichte seit 1670 zu den heutigen Tagen genutzt. Die Dokumentation über Jahhunderte der Weine des Rheins ist insofern von großer Bedeutung, da die deutschen Weingüter die am randlichsten und am nördlichsten gelegenen sind und daher sehr empfindlich, in positiven Sinn, auf Sonneneinstrahlung reagieren...[]

Abb.1. Weinernte, Fresko im italienischen Schloss Buonconsiglio, um 1400.

Es ist daher ersichtlich das die Gletscherschwankungen und Abkühlung um 1560 bis 1600 auch von den zwei Datenreihen die Weine liefern können unterstützt wird, Zeitraum der Weinlese und Qualität (schlecht, in diesem Falle). Die Sommer und Frühlinge der Jahre 1553-1602 waren bedeutend weniger warm als die der Jahre 1452-1553, mit später Weinlese, Weine schlechtester Qualität und auch die Gletscher im Wachstum begriffen und gefährlich, so wurden um 1595 bis 1605 einige Hütten bei Chamonix und Grindelwald von diesen verschüttet. Im Gegensatz dazu stehen die Weine von ausgezeichneter Qualität der Jahre 1860-70 und 1940-53, in Deutschland und Frankreich, im Jahrhundert der größten Erwärmung zwischen dem XIX und XX Jahrhundert."

Abb.2. Erntezeitpunkte der Weingebiete um Alsac (orange), Burgund (grün) und Ile-de-France (violett), aus GUILLET et al. (2017) Climate response to the Samalas volcanic eruption in 1257 revealed by proxy records.

Dank der Rekonstruktion der Verbreitung von Weingütern in Europa lässt sich grob folgende Klimageschichte rekonstruieren. Im Jahre 54 v.Chr. führten die Römer den Weinbau in Südengland ein, von vielen Historikern als Beleg für ein wärmeres Klima in Südengland gedeutet. Um 280 n.Chr. wird der Weinbau auch in die römischen Provinzen nördlich der Alpen ausgedehnt. Im Mittelalterlichen Klimaoptimum wurde Wein in Preußen, Pommern und Südschottland kultiviert. Die Klimaverschlechterung ab dem 14. Jahrhundert führte zur Aufgabe der Weingüter in England. Wein wurde seitdem in seinen modernen Verbreitungsgebieten angebaut, wobei besonders günstige Lagen auch weiter nördlich bzw. in größerer Höhe Weinanbau ermöglichen würden, allerdings ist hier die Wirtschaftlichkeit nicht mehr gegeben.