Quelle: Universität Zürich 14. Juni 2023.

14. Juni 2023 – Etwa ein Viertel der weltweiten Kohlenstoffemissionen werden durch Wälder, Gras- und Weideland gebunden. Pflanzen speichern mit Hilfe der Photosynthese Kohlenstoff in ihren Zellwänden und im Boden. Etwa die Hälfte des Bodenkohlenstoffs befindet sich in den tieferen Bodenschichten, in mehr als 20 Zentimetern Tiefe. Doch auch diese Schichten werden durch den Klimawandel erwärmt.

Verlust von entscheidenden Kohlenstoffspeichern
Die Erwärmung führt zu einem erheblichen Verlust jener organischen Verbindungen, die den Pflanzen helfen, Kohlenstoff in ihren Blättern und in ihren Wurzeln zu speichern. Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass diese chemisch stabileren Verbindungen dem natürlichen Abbau länger widerstehen und somit Kohlenstoff im Boden speichern. Die Studie unter der Leitung von Forschenden des Geographischen Instituts der UZH zeigt nun, dass Lignin, das den Pflanzen Steifigkeit verleiht, um 17% reduziert war. Cutin und Suberin – wachsartige Verbindungen in Blättern, Stängeln und Wurzeln, die die Pflanzen vor Krankheitserregern schützen –, waren fast 30% weniger vorhanden. Selbst der pyrogene, organische Kohlenstoff, der nach einem Waldbrand zurückbleibt, war deutlich weniger vorhanden.

Die Experimente wurden in den Wäldern der kalifornischen Sierra Nevada durchgeführt. Der Boden wurde während 4,5 Jahren in einer Tiefe von einem Meter künstlich um 4 Grad Celsius aufgeheizt, einschliesslich der Tages- und Jahreszeitenzyklen. Diese Erwärmung entspricht den Prognosen eines Klimaszenarios bis zum Ende des Jahrhunderts, bei dem die Erwärmung wie bisher unverändert weitergeht.

Folgen für die Nutzung von Böden gegen globale Erwärmung
Diese Erkenntnis hat grosse Bedeutung für eine der Schlüsselstrategien im Kampf gegen die globale Erwärmung, nämlich auf Böden und Wälder als natürliche Kohlenstoffsenken zu setzen. Dazu werden unter anderem Nutzpflanzen mit besonders tiefen Wurzeln und korkreicher Biomasse entwickelt. «Bisher ging man davon aus, dass damit CO₂ im Boden zurückgehalten werden kann», sagt Michael W. Schmidt, UZH-Professor für Geographie und Letztautor der Studie. «Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass alle Bestandteile des Bodenhumus gleichermassen weniger werden, einfache chemische Stoffe genauso wie komplexe Bestandteile. Wenn sich diese ersten Beobachtungen auch in längerfristigen Feldexperimenten bestätigen, hätte das erschreckende Konsequenzen.» Verliert der Waldboden massiv an Bodenhumus und setzt dieser Kohlenstoff als CO₂ frei, beschleunigt das die Erwärmung weiter. «Die Emissionen an der Quelle zu stoppen, muss unser Ziel sein», so Schmidt.

Literatur:
Zosso, C.U., Ofiti, N.O.E., Torn, M.S. et al. Rapid loss of complex polymers and pyrogenic carbon in subsoils under whole-soil warming. Nature Geoscience. 16, 344–348 (2023). Doi: 10.1038/s41561-023-01142-1
https://www.nature.com/articles/s41561-023-01142-1
pdf: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01142-1.pdf

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• Klimawandel

Der Beitrag UZH: Klimawandel setzt Kohlenstoffvorräte in den Tiefen der Böden frei erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Johannes Gutenberg-Universität Mainz 1. Dezember 2022.

1. Dezember 2022 – Um die zukünftige Klimaentwicklung besser abschätzen zu können, versucht die Forschung Hinweise aus vergangenen Zeiten aufzudecken und zu analysieren. In einer internationalen Forschungskooperation haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun die Misox-Schwankung vor rund 8.200 Jahren anhand von Tropfsteinen aus der White Moon Cave in Nordkalifornien untersucht. Neuartige Indikatoren zeigen, dass in Kalifornien die Schwankungen zwischen extremer Nässe und Trockenheit einerseits und die Waldbrände andererseits eng miteinander verbunden waren. Dieses Phänomen dürfte mit dem menschenverursachten Klimawandel voraussichtlich zunehmen, erwarten die beteiligten Forschenden von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), der Vanderbilt University in Nashville, USA, und der Northumbria University im britischen Newcastle upon Tyne. Die Arbeit wurde in Nature Communications veröffentlicht.

Tropfsteine dienen als wertvolle Klimaarchive
Der Klimawandel und seine Auswirkungen auf unsere Jahreszeiten, den Wasserhaushalt, die Vegetation und die Böden sind bereits heute deutlich spürbar. So übersteigt zum Beispiel schon jetzt die Anzahl und Intensität von Waldbränden in semiariden Regionen wie dem westlichen Nordamerika die historischen Aufzeichnungen.

Wie sieht aber die Entwicklung in der Zukunft aus? Um das vorhersagen zu können, ist es hilfreich, das Klima der Vergangenheit besser zu verstehen. Gut datierte und sehr weit zurückreichende Klimaarchive konservieren kleinste Spuren chemischer Verbindungen, die Aufschluss über kontinentale und regionale Änderungen des Klimas und der vorherrschenden Umweltbedingungen geben.

Zu den am besten datierten und detailliertesten Klimaarchiven gehören unter anderem Tropfsteine aus Höhlen, sogenannte Speläotheme. Insbesondere Stalagmiten sind aufgrund ihrer gleichmäßigen Wachstumsform von Interesse.

Mithilfe zweier neuartiger Markersubstanzen, Levoglucosan und Ligninoxidationsprodukten (LOP), ist es den Forschenden aus Mainz, Nashville und Newcastle upon Tyne gelungen, die Feueraktivität und die Vegetationszusammensetzung im Kalifornischen Küstengebirge während der Misox-Schwankung vor über 8.000 Jahren zu rekonstruieren. Die Misox-Schwankung war eine mehrere Hundert Jahre anhaltende Kältephase, die zuerst in den Schweizer Alpen durch pollenanalytische Untersuchungen und später auch in grönländischen Eiskernen nachgewiesen wurde. Studien deuten darauf hin, dass innerhalb dieser Periode die Niederschläge im Westen Nordamerikas viel stärker variierten als üblich. Diese wilden Schwankungen sind symptomatisch für ein Phänomen, das als „Klimapeitsche“ bezeichnet wird und das nach Ansicht vieler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit der Erwärmung der Erde wahrscheinlich zunehmen wird.

Stärkere Feueraktivität und stärkere Bewaldung als Folgen der Hydroklima-Schwankungen
„Die nun publizierten Ergebnisse legen nahe, dass sowohl die Vegetationszusammensetzung als auch die Waldbrandaktivität direkt auf diese Klimapeitsche reagieren“, erklärt Julia Homann, Doktorandin im Arbeitskreis von Prof. Dr. Thorsten Hoffmann an der JGU. Erhöhte Levoglucosan-Konzentrationen deuten auf eine verstärkte Feueraktivität hin, während die veränderte LOP-Zusammensetzung auf eine Verschiebung hin zu einer stärker bewaldeten Vegetation während der Misox-Schwankung hinweist. Diese Veränderungen waren direkte Folgen einer stärkeren Klimapeitsche, also stärkeren Schwankungen des Hydroklimas.

„Beides, Klimapeitsche und Waldbrandaktivität, werden mit dem von uns verursachte Klimawandel voraussichtlich stärker werden“, so Homann. Damit ähnelt das regionale Klima zunehmend dem vor rund 8.000 Jahren, wenn auch unter ganz anderen Vorzeichen. „Damals wurde die Klimapeitsche durch natürliche Umweltschwankungen bewegt, heute ist es der Mensch, der die Klimapeitsche schwingt“, bemerkt Homann, Forscherin am Department Chemie der JGU.

Veröffentlichung:
Julia Homann et al.: Linked fire activity and climate whiplash in California during the early Holocene, Nature Communications, 23. November 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-34950-x, https://www.nature.com/articles/s41467-022-34950-x.

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• Klimawandel

Der Beitrag „Klimapeitsche“ hat vor 8.000 Jahren an der kalifornischen Westküste die Waldbrände verstärkt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Patrick Schemel. Quelle: SpaceX.

14. September 2021 – Wie bei Starlink-Starts üblich kam als Erststufe mit B1049 ein bereits zuvor eingesetzter Booster zum mittlerweile zehnten Mal zum Einsatz. Diese Stufe war erstmalig beim Start von Telstar 18V im September 2018 und nachfolgend bei Iridium-8 sowie sieben weiteren Starlink-Starts (zuletzt am 4. Mai 2021) eingesetzt worden. Auch die beiden Nutzlastverkleidungshälften kamen zuvor bereits zum Einsatz – eine beim Start von NROL-108, die andere bei GPS III SV-03 und Turksat-5A. Es ist geplant, sie mit einem vormalig für Dragon-Bergungen eingesetzten Schiff im Anschluss für eine nochmalige Verwendung aus dem Wasser zu fischen.

Auch bei der Nutzlast gab es einige Neuerungen: Die transportierten Satelliten verfügen über Laserlinks, die es den Raumfahrzeugen ermöglicht, untereinander große Datenmengen auszutauschen und so die Notwendigkeit einer direkten Verbindung zu einer Bodenstation eliminieren. Auch die Anzahl war mit 51 im Vergleich zu den bisher üblichen 60 Satelliten deutlich geringer. Ob dies ausschließlich an der erhöhten Inklination liegt (die zur Folge hat, dass die Erdrotation in geringerem Maße genutzt werden kann, wodurch die Rakete selbst mehr Geschwindigkeit aufbringen muss) oder ob die neuen Satelliten (von SpaceX als v1.5 betitelt) schwerer sind ist nicht bekannt.

Abgesehen vom (für Vandenberg typischen) heftigen Bodennebels war das Wetter optimal und so erfolgte auf einen reibungslos ablaufenden Countdown das pünktliche Abheben. Anschließend arbeiteten die neun Merlin-1D-Triebwerke für circa 152 Sekunden und beschleunigten die Rakete so auf rund 7.900 km/h, bevor die Abtrennung der ersten von der zweiten Stufe erfolgte. Kurz darauf zündete die zweite Stufe, und die Nutzlastverkleidung wurde abgeworfen. Weniger als neun Minuten nach dem Start landete dann die Erststufe erfolgreich auf der Drohnenplattform “Of Course I Still Love You” (deren Name ist eine Anspielung auf die “Kultur“-Romane des schottischen Science-Fiction-Autors Iain M. Banks) im pazifischen Ozean, nur Sekunden später erfolgte die Abschaltung der Zweitstufe.

Während bei den bisherigen Starlink-Starts auf eine längere Freiflugphase eine erneute kurze Zündung der Zweitstufe erfolgte, wurden bei dieser Mission die Satelliten kaum sechs Minuten später, bei T +15:32 Minuten, ausgesetzt, um sich anschließend mit ihrem eigenen Antrieb in ihren endgültigen Orbit zu bewegen.
Damit hat SpaceX nun 30 dedizierte Starts für seine Starlink-Internetsatellitenkonstellation durchgeführt, hinzu kommen zwei Rideshare-Missionen, die insgesamt 13 weitere Starlink-Satelliten in polare Umlaufbahnen brachten.

Für die Falcon 9 ist es bereits der 22. Start im Jahr 2021 (der 125. insgesamt, inklusive eines suborbitalen Starts) und bereits für den 16. September 2021 (deutscher Zeit) ab 2:01 Uhr MESZ ist der nächste Start, mit einer CrewDragon als Nutzlast, angekündigt. Dabei handelt es sich um die erste vollständig zivile bemannte Weltraummission, Inspiration4.

Starlink Mission

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• Starlink auf Falcon 9

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Eutelsat, Space Systems/Loral.

Am 21. März 2016 wurde bekannt, dass der US-amerikanische Satellitenhersteller SS/L aus Palo Alto in Kalifornien vom europäischen Kommunikationssatellitenbetreiber Eutelsat den Auftrag bekommen hat, den Kommunikationssatelliten Eutelsat 7C zu bauen.

Der neue Satellit soll im Geostationären Orbit (GEO) an einer Position von 7 Grad Ost die Kapazitäten von Eutelsat 7B ergänzen und Eutelsat 7A ersetzen. Letzteren will Eutelsat nach der Ablösung an einer anderen Position für neue Aufgaben verwenden. Eutelsat 7A kreist seit dem 15. März 2004 um die Erde, wurde als Eutelsat W3A basierend auf dem Satellitenbus Eurostar 3000S von Astrium konstruiert und besitzt eine Auslegungsbetriebsdauer von 12 Jahren.

Eutelsat 7C wird auf Basis der 1300er-Plattform von SS/L entstehen und soll nach den derzeitigen Planungen im dritten Quartal des Jahres 2018 ins All gebracht werden. Von dem neuen Kommunikationssatelliten – dem dritten von SS/L für Eutelsat – erwartet Eutelsat eine Lebensdauer von mindestens 15 Jahren.

Für das Erreichen einer Geostationären Umlaufbahn, erforderliche Manöver im GEO und solche für den Bahnerhalt sowie zur Lagerregelung erhält der neue Satellit ausschließlich elektrische Triebwerke.

Die Kommunikationsnutzlast des unbemannten Raumfahrzeugs soll 44 gleichzeitig zu betreibende Transponder erhalten. Die Stromversorgung der Kommunikationsnutzlast und der raumflugtechnischen Systeme sowie der elektrischen Triebwerke erfolgt durch zwei Solarzellenausleger.

Mit Hilfe von Eutelsat 7C will sein künftiger Betreiber die Kapazitäten zur Versorgung von Empfängern in Ländern südlich der Sahara von 22 auf dann 44 Transponder verdoppeln. Ist Eutelsat 7C erst einmal auf Position und einsatzbereit, wird er gegenüber seinem Vorgänge mehrere hundert zusätzliche digitale Programme ausstrahlen können.

Aktuell werden via Eutelsat-Satelliten von 7 Grad Ost im GEO beispielsweise Programme der Anbieter Azam TV, Montage und Muvi TV südlich der Sahara verbreitet. Darüber hinaus senden die Satelliten insbesondere die Programme des türkischen Anbieters von Bezahlfernsehen Digiturk.

Eine zusätzliche richtbare Ausleuchtzone, mit der sämtliche von 7 Grad Ost aus erreichbaren Gebiete durch Eutelsat 7C adressiert werden können, erlaubt einen flexiblen Einsatz. Kommunikationsdienste für staatliche Stellen und Institutionen europäischer und zentral-asiatischer Länder sowie solcher im Nahen Osten werden sich in einer weiteren speziellen Ausleuchtzone realisieren lassen, plant Eutelsat.

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Erstellt von Thomas Weyrauch. Quelle: JSAT, LMCSS.

Für JSAT hatte LMCSS bereits eine Anzahl von Kommunikationssatelliten basierend auf der Plattform A2100 produziert. Dazu zählen JCSat 9, 10, 11, 12 und 13 sowie JCSat 110 und 110R.

Danach erfolgten 2013 und 2014 Bestellungen bei Space Systems/Loral, einem US-amerikanischen Satellitenbauer aus Palo Alto in Kalifornien, der mittlerweile zum kanadischen Informationstechnik- und Raumfahrtkonzern MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd. (MDA) gehört.

Den nun bei LMCSS bestellten Satelliten will der Auftragnehmer basierend auf einer modernisierten Variante des Busses A2100 konstruieren. Die Auslegung des Raumfahrzeugs wird laut LMCSS einen über 15 Jahre hinausgehenden Einsatz zulassen.

Die Kommunikationsnutzlast von JCSat 17 erhält eine S-Band-Komponente mit einer entsprechenden Antennenanlage für die Unterstützung von Mobilfunkanwendungen. Die Konfiguration der S-Band-Technik soll sich bei Bedarf programmierungsseitig zeitnah und flexibel anpassen lassen, um beispielsweise im Fall von Katastrophen Datenströme gezielt und sinnvoll beeinflussen zu können.

Außerdem wird JCSat 17 im LMSCC-Werk in Denver im US-amerikanischen Bundesstaat Colorado mit einer Anzahl von Transpondern für das C-Band und das K_u-Band ausgerüstet werden.

In den Weltraum transportieren möchte man JCSat 17 nach derzeitigem Planungsstand im Jahre 2019.

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Ein Beitrag von Karl Urban und Maria Steinrück. Quelle: SpaceflightNow. Vertont von Siegfried Krug.

Schwarze Löcher gehören zu den exotischsten astronomischen Objekten. Sie sind eigentlich ehemalige, sehr massereiche Sterne, die ihr Leben in einer Supernova ausgehaucht haben. Ihre Restmasse ist noch so groß, dass ab einer kritischen Grenze – dem Ereignishorizont – weder Materie noch elektromagnetische Strahlung (also auch Licht) entkommen kann. Ihre direkte Beobachtung ist daher auch nicht möglich. Jedoch sind die Auswirkungen auf den umgebenden Raum oft ein guter Indikator, die Eigenschaften eines Schwarzen Lochs zu erkunden.

Mit Daten des Rossi X-ray Timing Explorer-Satelliten konnten Forscher des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) die genaue Rotationsgeschwindigkeit dreier Schwarzer Löcher messen. Unter den Ergebnissen stießen die Astrophysiker auf eine Überraschung: Der Mikroquasar GRS1915+105 dreht sich 950 mal pro Sekunde um sich selbst. – Damit erreicht er die bisher angenommene Grenze für die Rotationsgeschwindigkeit.

Der Leiter des internationalen Forscherteams, der Astronom Jeffrey McClintock vom CfA, erklärt die Relevanz des Ergebnisses: „In der Astronomie lässt sich ein Schwarzes Loch über nur zwei Eigenschaften beschreiben und das sind seine Masse und die Geschwindigkeit, mit der es rotiert. Wir kennen kaum etwas anderes, das so einfach funktioniert, mit Ausnahme von Elementarteilchen wie Elektronen oder Quarks.“ Allerdings war es bisher problematisch, die Eigenrotation Schwarzer Löcher zu bestimmen.

Die Gravitation eines Schwarzen Loches ist so hoch, dass es in seiner Rotationsbewegung den umgebenden Raum dehnt, ähnlich einer schweren Kugel, die auf einem Gummituch liegt. Das untersuchte Objekt GRS 1915 gehört zu den massivsten der 20 Schwarzen Löcher, deren Masse heute bekannt ist. Es ist etwa 14 mal schwerer als unsere Sonne.

Das hier abgebildete Objekt lässt sich gut untersuchen, da es sich um ein binäres Röntgenstrahlen-System handelt. Hier umkreist ein sonnenähnlicher Stern ein Schwarzes Loch, das unablässig Gas von seinem Nachbarn abzieht. Dabei wird das beschleunigte und sich in einer Akkretions-Scheibe sammelnde Gas so heiß, dass es hochenergetische Strahlung abgibt. Das Spektrum dieser Strahlung gab dem Team im aktuellen Fall die nötigen Informationen zur Bestimmung der Rotation des Schwarzen Lochs.
Auch wenn die Ursachen der extrem schnell rotierenden Schwarzen Löcher noch nicht wirklich verstanden wurden, sind die Messwerte für die Astrophysik von großer Wichtigkeit. Unter anderem helfen sie dabei, die Entstehung von Gamma Ray Bursts zu verstehen. Diese Ausbrüche extrem energiereicher Gammastrahlung, die regelmäßig für kurze Augenblicke irgendwo im Universum aufleuchten, sind ein weiteres aktives Forschungsfeld. Ein Modell des theoretischen Astrophysikers Stan Woosley von der Universität Kalifornien erklärt sie mit dem Kollaps extrem massereicher Sterne. Dieses Modell geht davon aus, dass Schwarze Löcher mit einer sehr hohen Eigenrotation existieren müssten. Dies scheint also der Fall zu sein.

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