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Astronomie|Physik Erde|Umwelt

Staubgeschichten aus der Antarktis

Seit mindestens 30.000 Jahren fallen jedes Jahr konstant etwa 40.000 Tonnen kosmischer Staub auf die Erde, hat ein Forscherduo bei der Analyse von Eiskernen aus der Antarktis entdeckt. Bisher hatten Wissenschaftler vermutet, Schwankungen der Staubmenge seien einer der Schlüsselfaktoren gewesen, die das Ende der letzten Eiszeit vor etwa 10.000 Jahren ausgelöst haben. Die überraschend gleichmäßige Rate, mit der die kosmischen Partikel auf die Erde niedergehen, stellt diese Theorie nun jedoch infrage.

Hubertus Fischer und Gisela Winckler konzentrierten sich bei ihrer Untersuchung auf das Edelgas Helium, das sowohl in kosmischem als auch in irdischem Staub vorkommt. Dabei gibt es jedoch einen wesentlichen Unterschied: Während von der Erde stammende Staubpartikel hauptsächlich ein Heliumisotop mit zwei Protonen und zwei Neutronen pro Atomkern enthalten, überwiegt beim kosmischen Staub eine Variante mit nur einem Neutron, die wiederum auf der Erde sehr selten ist. „Der kosmische Staub wird auf seinem Weg durch den interplanetaren Raum vom Sonnenwind mit Heliumatomen aufgeladen. Dabei kommt es zu einer starken Anreicherung des auf der Erde seltenen Isotops Helium-3“, erklärt Fischer die Herkunft der ungewöhnlichen Helium-Form.

Die winzigen Staubteilchen mit einer Größe von nur wenigen tausendstel Millimetern gelangen unbeschadet durch die Atmosphäre und transportieren ihre Helium-Fracht dabei unverändert zur Oberfläche, erläutert Fischer. Dort lagern sie sich beispielsweise auf dem Eis der Antarktis ab, werden beim nächsten Niederschlag vom Schnee bedeckt und so in die Eisschichten der Gletscher eingeschlossen. Den Forschern gelang es nun, die Herkunft der Staubteilchen in bis zu 30.000 Jahre alten Eisstücken aus der Antarktis zu bestimmen und dabei auch Veränderungen des Staubniederschlags beim Übergang von der letzten Eis- zur aktuellen Warmzeit zu erfassen.

Überraschenderweise zeigten sich dabei jedoch keine Schwankungen bei der Menge des kosmischen Staubs, sondern vielmehr Variationen bei den irdischen Partikeln: „Der terrestrische Staub, der in der Eiszeit in der Antarktis niederging, ist offensichtlich nicht der gleiche wie in der Warmzeit. Entweder ändern sich die Quellgebiete des Mineralstaubs, oder die Verwitterungsprozesse, die für die Staubproduktion verantwortlich sind, variieren mit dem Eiszeitzyklus“, kommentiert Winckler den Fund. Die Ergebnisse könnten helfen, bestehende Klimamodelle zu verbessern und Klimaveränderungen besser zu verstehen.

Hubertus Fischer (Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven) und Gisela Winckler (Columbia-Universität, New York): Science, Bd. 313, S. 491 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
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