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Die erste Probe für Argon-39 Messungen mit der neuen ATTA-Methode, die aus 4.000 Metern Wassertiefe stammt. Die Wasserprobe wurde in einer Pilotstudie im tropischen Nordatlantik nahe der Kapverdischen Inseln gewonnen. Im Bild: Toste Tanhua (links) und Boie Bogner (rechts) vom GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel mit Arne Kersting (Bildmitte) vom Institut für Umweltphysik der Universität Heidelberg. Foto: Martin Visbeck/GEOMAR

Messung einzelner Argon-Atome hilft, das Atmen der Weltmeere zu verstehen

Heidelberger Datierungsmethode für ozeanisches Tiefenwasser wird erstmals in einer Studie angewendet

Das Alter des Wassers in den Weltmeeren ist entscheidend für das Verständnis der Ozeanzirkulation, insbesondere für den Transport von Gasen aus der Atmosphäre in den tiefen Ozean. Forscher der Universität Heidelberg haben jetzt eine von ihnen entwickelte Technik aus der Atomphysik eingesetzt, um das Alter von ozeanischem Tiefenwasser in der Zeitspanne von 50 bis 1.000 Jahren zu bestimmen. Diese neue Datierungsmethode, bei der einzelne Argon-Atome gemessen werden, kam in einer Pilotstudie im Nordatlantik zum Einsatz. Die Untersuchungen sind Teil eines interdisziplinären Projekts mit Ozeanographen des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel. Die Ergebnisse wurden in „Nature Communications“ veröffentlicht.

Die Durchmischung der Weltmeere ist von großer Bedeutung für das Leben im Ozean ebenso wie für das globale Klimasystem. Neben der Frage, wie das Tiefenwasser mit frischem Sauerstoff versorgt wird, ist es für Prognosen des zukünftigen Klimas wichtig zu wissen, wie rasch und in welchen Mengen die Weltmeere das menschengemachte Treibhausgas CO2 aus der Luft aufnehmen. Dazu muss die Wissenschaft das Alter des Tiefenwassers kennen. Wie lange dauert es, bis Wasser von der Oberfläche an einen bestimmten Ort im Inneren der Ozeane vordringt? Für Aufenthaltszeiten von bis zu etwa 50 Jahren gibt es mehrere Methoden der Altersbestimmung. Für älteres Wasser – und damit für den Großteil des Ozeans – stand bisher jedoch keine optimale Messmethode zur Verfügung, wie die Heidelberger Forscher betonen.
Für eine Altersdatierung wird das seltene radioaktive Isotop 39Ar des Edelgases Argon (Ar) genutzt. Aufgrund seiner Halbwertszeit von 269 Jahren ist es besonders geeignet für den Bereich von 50 bis 1.000 Jahren. Diese Zeitspanne ist entscheidend, um das Vordringen von Oberflächenwasser in die Tiefe des Ozeans zu verstehen. Allerdings ist gerade einmal ein Atom von einer Billiarde Argon-Atomen in der Luft und im Oberflächenwasser das gesuchte Radioisotop 39Ar. Wieviele dieser Isotope sind noch nachweisbar in Tiefenwasser, das lange nicht mehr in Kontakt mit der Luft stand? Diese Frage ließ sich bisher nur mit enormem Aufwand und riesigen Probenmengen beantworten. Die Heidelberger Forscher haben nun eine fundamental neue Messmethode, die Atom Trap Trace Analysis (ATTA), speziell für 39Ar weiterentwickelt. Mehr erfahren...

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Erdölförderung im Emsland

Erdölförderung im Emsland (Foto: Wintershall Holding GmbH)