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Wie Tiefsee-Bohrkerne am Bremer Zentrum für Marine Umweltwissenschaften Marum zu Klimaprognosen beitragen


Dr. Röhl vom Marum
Dr. Ursula Röhl ist Meeresgeologin und Paläo-Ozeanografin an der Universität Bremen © MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen; V. Diekamp


Eine tropische Landschaft mit Bäumen, Farnen, Palmen. Mittendrin exotisch anmutende Vierbeiner vieler Arten, auf der Suche nach Futter oder in Hab-Acht-Stellung vor Fressfeinden: So könnte die Welt vor 56 Millionen Jahren ausgesehen haben. Ein solches Bild in saftigen Grüntönen hängt im Büro von Dr. Ursula Röhl an der Wand. Es zeigt lang vergangene Zeiten, für Geologen wie Röhl ist es indes ein Blick in die eher jüngere Erdgeschichte, die Dinosaurier waren „gerade“ erst ausgestorben. Als Meeresgeologin und Paläo-Ozeanografin beschäftigt sich Ursula Röhl an der Universität Bremen seit rund 20 Jahren mit der Zeit zwischen Paläozän und Eozän, in der es auf der Erde viel wärmer war als heute. Zudem hatte ein abrupter Wärmeschub – Geologen nennen das Wärmepuls – das Leben auf dem Planeten komplett verändert. „Das war ein radikales und gewaltiges Ereignis“, erklärt die Wissenschaftlerin, „und ist inzwischen von besonderem Interesse, weil wir uns heute auf ein immer wärmeres Klima zubewegen.“

154 Kilometer Bohrkern lagern im Archiv

Auch wenn es Millionen Jahre zurückliegt: Ursachen und Auswirkungen von Umweltveränderungen können Geowissenschaftler heute aufgrund erweiterter Technologien und Analysemöglichkeiten auf die Spur kommen. Dr. Ursula Röhl arbeitet an einem Ort, der extra dafür geschaffen wurde: Sie leitet eines der drei Bohrkernlager des „International Ocean Discovery Program“ (IODP), das am MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen untergebracht ist. In dem wissenschaftlichen Bohrprogramm sind heute 25 Nationen vertreten. Gemeinsam unternehmen sie weltweit Tiefseebohrungen, um Stück für Stück Erdgeschichte und Wirkungszusammenhänge zu entschlüsseln. Vorläuferprogramme gehen bis in die 1960er-Jahre zurück, in Bremen lagern inzwischen 154 Kilometer Bohrkerne. „Systematische Puzzlearbeit“, nennt es Röhl. Dass darin auch Antworten und Daten für Zukunftsfragen wie der weiter prognostizierten Klimaerwärmung und dem steigenden wirtschaftlichen Interesse an Rohstoffabbau in der Tiefsee liegen können, hat der Forschung zusätzlichen Auftrieb gegeben.


Bohrkernlager
Im Bremer Archiv lagern 154 Kilometer Bohrkern © MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen; V. Diekamp


Was Forscher aus Farbveränderungen im Bohrkern herauslesen

Der Bohrkern, der jetzt im Labor vor Dr. Röhl auf einem Tisch liegt, stammt aus der Tiefsee vor der Küste Namibias. Als er 2003 geborgen wurde, war Röhl mit an Bord, es war ihre fünfte Bohrexpedition. Im Labor sollte sich dann zeigen, dass sie an der richtigen Stelle gebohrt hatten: Der 1,50 Meter lange Kern ist auf der einen Seite weiß, wird dann nougatfarben und braun. Nicht schleichend, sondern in klar sichtbaren Schichten. Schaut man genauer hin, verändert sich auch die Struktur des Sediments. Meeresablagerungen wie Kalkschalen, die in der weißen Schicht noch erkennbar sind, verschwinden – einer von vielen Indikatoren für abrupt veränderte Umweltbedingungen.

Vereinfacht gesagt, haben Geowissenschaftler mit Hilfe umfangreicher chemischer und physikalischer Analysemethoden und der Untersuchung vieler Bohrproben nachgewiesen: Ein gigantischer Ausstoß von Methangas und damit Kohlenstoff führte dazu, dass Landschaften sich komplett veränderten, Arten an Land und im Wasser ausstarben, andere sich neu entwickelten. Erst rund 200.000 Jahre später, so Röhl, zeige sich in Proben, dass sich die Prozesse wieder eingependelt hatten. Modellhaft kann hier nachvollzogen werden, welche Prozesse mit einem Wärmepuls in Gang gesetzt werden, wie sie sich verselbständigen und wie lange es braucht, bis wieder ein Gleichgewicht herrscht.

Grundlagenforschung für die Zukunft

Vor dem Hintergrund der vom Menschen beeinflussten Erderwärmung rückt die Frage nach langzeitlichen Auswirkungen zunehmend in den Fokus: Derzeitige Klimaprognosen gehen davon aus, dass in 100 Jahren der Kohlenstoffgehalt der Atmosphäre ähnlich sein wird wie im Eozän. Deshalb werden im Labor gerade neue Proben aus einem Bohrkern – ebenfalls vor Namibia gezogen – entnommen und in kleine Plastikdosen gefüllt. Sie sollen geochemisch untersucht werden mit dem Ziel, Zeitintervalle genauer zu bestimmen und weitere Aufschlüsse über den Kohlenstoffkreislauf zu gewinnen.

Wir machen Grundlagenforschung und können dazu beitragen, Prozesse besser zu verstehen. Alle Daten gehen in Studien der Kollegen ein, die sich mit Klimamodellen beschäftigen und verfeinern diese.

Dr. Ursula Röhl, MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen

Das Archiv: ein unendlicher Datenfundus

Was im Bremer „Archiv“ in Hochregalen bei vier Grad Celsius – der Durchschnittstemperatur in der Tiefsee – lagert, war zum Teil bereits vor 100 Millionen Jahren auf der Welt. Mehr als 200 Forschende kommen pro Jahr, um hier Bohrkerne zu untersuchen, andere lassen sich Proben in ihre Heimatlabore schicken. Über 1,6 Millionen Proben wurden inzwischen entnommen, 55 Kilometer Bohrkern gescannt und so Daten über ihre chemische Zusammensetzung erfasst. „Ein Fundus, auf den man auch Jahrzehnte später zurückgreifen kann“, so Röhl. Was ist ein außergewöhnliches, kurzfristiges Ereignis, was eine normale Schwankung im Erdsystem? Auch das sind Fragen, die Wissenschaftler beantworten wollen.

Jede Untersuchung sorgt für einen weiteren Mosaikstein im Verständnis der komplexen Wirkungszusammenhänge im Erdsystem.


Kernlager im Marum
Aus aller Welt kommen jährlich mehr als 200 Forschende, um hier Bohrkerne zu untersuchen © MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen; A. Gerdes


Dem Meteoriteneinschlag im Golf von Mexiko auf der Spur

Parallel laufen weitere Bohrungen – so wie im Frühjahr im Golf von Mexiko. Die Expedition entnahm Bohrkerne aus dem Chicxulub-Krater, der durch einen Meteoriteneinschlag vor 66 Millionen Jahren entstanden war und als Auslöser für das Aussterben von Dinosauriern und weiteren Lebewesen gilt. Die Bohrkerne – einst zehn Meter lang – wurden wie alle anderen in 1,50 Meter lange Stücke geteilt und halbiert. Eine Hälfte wird archiviert, die andere darf beprobt werden. Vier Wochen lang waren im Herbst 32 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der ganzen Welt dabei, die Kerne im Bremer Labor aufzuschneiden und zu analysieren. Sie wollen wissen, welchen Effekt der Meteoriteneinschlag im Detail hatte. In ihren Heimatlaboren gehen die Analysen jetzt weiter.


Mehr Informationen gibt es unter www.marum.de

Pressekontakt: MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Tel. 0421 218 65540, medien@marum.de


Bilddownload

Das Bildmaterial ist bei themengebundener Berichterstattung und unter Nennung des jeweils angegebenen Bildnachweises frei zum Abdruck.

Foto 1: Dr. Ursula Röhl ist Meeresgeologin und Paläo-Ozeanografin an der Universität Bremen © MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen; V. Diekamp

Foto 2: Im Bremer Archiv lagern 154 Kilometer Bohrkern © MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen; V. Diekamp

Foto 3: Aus aller Welt kommen jährlich mehr als 200 Forschende, um hier Bohrkerne zu untersuchen © MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen; A. Gerdes


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