Quelle: ETH Zürich 27. Februar 2024.

27. Februar 2024 – Auf der Erde ist Leben möglich. Das zeigt eine Untersuchung des Instituts für Teilchenphysik und Astrophysik der ETH Zürich. Dabei ging es den Forschenden natürlich nicht um die Beantwortung der Frage an sich. Vielmehr nahmen sie die Erde als Beispiel, um nachzuweisen, dass die geplante Weltraummission LIFE (Large Interferometer for Exoplanets) ein Erfolg werden kann – und dass das vorgesehene Messverfahren funktioniert.

Auf der Suche nach Leben
Mit einem Verbund von fünf Satelliten soll die internationale Initiative LIFE unter der Führung der ETH Zürich dereinst Spuren von Leben auf Exoplaneten nachweisen. Dazu sollen erdähnliche Exoplaneten genauer untersucht werden – Gesteinsplaneten also, die eine ähnliche Grösse und Temperatur wie die Erde haben, aber andere Sterne umkreisen.

Der Plan ist, dort im Weltraum, wo das James-​Webb-Teleskop stationiert ist, fünf kleinere Satelliten zu positionieren. Diese bilden gemeinsam ein grosses Teleskop, das als Interferometer die Wärmestrahlung von Exoplaneten im Infrarotbereich auffangen wird. Aus dem Spektrum des Lichts lässt sich dann ableiten, wie die untersuchten Exoplaneten und ihre Atmosphäre zusammengesetzt sind. «Im Lichtspektrum sollen chemische Verbindungen nachgewiesen werden, die auf Leben auf den Exoplaneten hinweisen», erklärt Sascha Quanz, der die LIFE-​Initiative leitet.

Die Erde als unscheinbarer Fleck
In der Studie, die soeben in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlichte wurde, untersuchten die Forschenden Jean-​Noël Mettler, Björn S. Konrad, Sascha P. Quanz und Ravit Helled nun, wie gut eine LIFE-​Mission einen Exoplaneten im Hinblick auf seine Bewohnbarkeit charakterisieren könnte. Dazu betrachteten sie die Erde als Exoplaneten und gaben Beobachtungen auf unseren Heimatplaneten vor.

Einzigartig an der Untersuchung ist, dass das Team die Fähigkeit der künftigen LIFE-​Mission an realen statt an simulierten Spektren getestet hat. Sie nutzten dazu Daten eines Erdatmosphärenmessgeräts des NASA-​Forschungssatelliten Aqua. Mit diesen Daten erzeugten sie Emissionsspektren der Erde im mittleren Infrarotbereich, wie sie bei künftigen Beobachtungen von Exoplaneten erfasst werden könnten.

Zwei Überlegungen standen dabei im Mittelpunkt. Erstens: Wenn ein grosses Weltraumteleskop aus dem All die Erde beobachten würde, welche Art von Infrarotspektrum würde es aufnehmen? Weil die Erde aus grosser Entfernung beobachtet würde, sähe sie aus wie ein unscheinbarer Fleck – ohne erkennbare Merkmale wie Meer oder Berge –, ein einzelner Pixel auf einem digitalen Bild. Das heisst, die Spektren wären dann räumliche und zeitliche Mittelwerte, die davon abhängen, welche Ansichten des Planeten das Teleskop einfangen würde und für wie lange.

Perspektive und Jahreszeiten berücksichtigen
Daraus leiteten die Physikerinnen und Physiker in ihrer Studie die zweite Überlegung ab: Wenn diese gemittelten Spektren analysiert würden, um Informationen über die Atmosphäre und die Oberflächenbedingungen der Erde zu erhalten, wie würden die Ergebnisse von Faktoren wie der Beobachtungsgeometrie und den jahreszeitlichen Schwankungen abhängen?

Die Forschenden berücksichtigten dazu drei Beobachtungsgeometrien – die beiden Ansichten von den Polen und zusätzlich eine äquatoriale Ansicht – und konzentrierten sich auf Daten, die in den Monaten Januar und Juli aufgenommen wurden, um die grössten saisonalen Veränderungen zu berücksichtigen.

Erfolgreich als bewohnbaren Planeten identifiziert
Das wichtigste Ergebnis der Studie ist ermutigend: Wenn ein Weltraumteleskop wie LIFE den Planeten Erde aus rund 30 Lichtjahren Entfernung beobachten würde, würde es Hinweise auf eine gemässigte, bewohnbare Welt finden. So konnte das Team in den Infrarotspektren der Erdatmosphäre Konzentrationen der atmosphärischen Gase CO₂, Wasser, Ozon und Methan nachweisen sowie Oberflächenbedingungen, die das Vorkommen von Wasser begünstigen. Der Nachweis von Ozon und Methan ist besonders wichtig, da diese Gase von der Biosphäre der Erde produziert werden.

Diese Ergebnisse sind unabhängig von der Beobachtungsgeometrie, wie die Forschenden zeigten. Das ist eine gute Nachricht, da die genaue Beobachtungsgeometrie bei zukünftigen Beobachtungen von erdähnlichen Exoplaneten wahrscheinlich unbekannt sein wird.

Beim Vergleich von saisonalen Schwankungen war das Ergebnis hingegen weniger aufschlussreich. «Auch wenn die atmosphärische Saisonalität nicht leicht zu beobachten ist, zeigt unsere Studie, dass Weltraummissionen der nächsten Generation beurteilen können, ob nahe gelegene gemässigte erdähnliche Exoplaneten bewohnbar oder sogar bewohnt sind», sagt Sascha Quanz.

Originalpublikation:
Mettler J-N, Konrad BS, Quanz SP, Helled R: Earth as an Exoplanet. III. Using Empirical Thermal Emission Spectra as an Input for Atmospheric Retrieval of an Earth-​Twin Exoplanet. The Astrophysical Journal, 26. Februar 2024. DOI: 10.3847/1538-​4357/ad198b
arXiv: https://arxiv.org/abs/2310.02634
pdf: https://arxiv.org/pdf/2310.02634

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Weltraumteleskop LIFE (Large Interferometer for Exoplanets)

Der Beitrag ETH Zürich: Die Erde als Versuchsobjekt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

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

Quelle: Universität Bern 27. Juni 2022.

27. Juni 2022 – Das Leben auf der Erde begann in den Ozeanen. Bei der Suche nach Leben auf anderen Planeten ist daher das Potenzial für flüssiges Wasser eine wichtige Voraussetzung. Um es zu finden, haben Forschende traditionell nach Planeten gesucht, die unserem eigenen ähneln. Langfristig flüssiges Wasser muss aber nicht unbedingt unter ähnlichen Bedingungen wie auf der Erde vorkommen. Forschende der Universität Bern und der Universität Zürich, die Mitglieder des Nationalen Forschungsschwerpunkt PlanetS sind, berichten in einer in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Studie, dass günstige Bedingungen über Jahrmilliarden sogar auf Planeten herrschen könnten, die unserem Heimatplaneten kaum ähneln.

Urtümliche Treibhäuser
«Einer der Gründe, warum Wasser auf der Erde flüssig sein kann, ist die Atmosphäre», erklärt Studienmitautorin Ravit Helled, Professorin für Theoretische Astrophysik an der Universität Zürich und Mitglied des NFS PlanetS. «Mit ihrem natürlichen Treibhauseffekt fängt sie genau die richtige Menge an Wärme ein, um die notwendigen Bedingungen für Ozeane, Flüsse und Regen zu schaffen», so die Forscherin.

Die Erdatmosphäre war in ihrer Frühzeit jedoch ganz anders. «Als sich der Planet erstmals aus kosmischem Gas und Staub bildete, sammelte er eine Atmosphäre an, die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestand – eine so genannte Uratmosphäre», erklärt Helled. Im Laufe ihrer Entwicklung verlor die Erde jedoch diese ursprüngliche Atmosphäre.

Andere, massereichere Planeten können viel größere Uratmosphären ansammeln, die sie in einigen Fällen erhalten können. «Solche massiven Uratmosphären können auch einen Treibhauseffekt hervorrufen – ähnlich wie die heutige Erdatmosphäre. Wir wollten deshalb herausfinden, ob diese Atmosphären die notwendigen Bedingungen für flüssiges Wasser schaffen können», sagt Helled.

Flüssiges Wasser für Milliarden von Jahren
Dazu modellierte das Team unzählige Planeten und simulierte deren Entwicklung über Milliarden von Jahren. Dabei berücksichtigten sie nicht nur die Eigenschaften der Planetenatmosphären, sondern auch die Intensität der Strahlung ihrer jeweiligen Sterne sowie die nach außen abstrahlende innere Wärme der Planeten. Während diese geothermische Wärme auf der Erde nur eine geringe Rolle für die Bedingungen an der Oberfläche spielt, kann sie auf Planeten mit massiven Uratmosphären einen substanziellen Beitrag dazu leisten.

«Wir haben herausgefunden, dass in vielen Fällen die ursprünglichen Atmosphären durch die intensive Strahlung der Sterne verloren gegangen sind – vor allem auf Planeten, die sich in der Nähe ihres Sterns befinden. Doch in den Fällen, in denen Atmosphären erhalten wurden, können Bedingungen entstehen, unter denen flüssiges Wasser existieren kann», berichtet Marit Mol Lous, Doktorandin und Hauptautorin der Studie. Laut der Forscherin der Universität Bern und der Universität Zürich sind «in Fällen, in denen genügend geothermische Wärme die Oberfläche erreicht, die intensive Strahlung von einem Stern wie der Sonne nicht einmal nötig, damit Bedingungen an der Oberfläche herrschen, die die Existenz von flüssigem Wasser erlauben»

«Am wichtigsten ist vielleicht, dass unsere Ergebnisse zeigen, dass diese Bedingungen über sehr lange Zeiträume anhalten können – bis zu mehreren zehn Milliarden Jahren», betont die Forscherin, die auch Mitglied des NFS Planeten ist.

Horizont für die Suche nach außerirdischem Leben erweitern
«Für viele mag dies eine Überraschung sein. Die Astronomie erwartet normalerweise, dass flüssiges Wasser in Regionen um Sterne vorkommt, die genau die richtige Menge an Strahlung erhalten: nicht zu viel, damit das Wasser nicht verdampft, und nicht zu wenig, damit es nicht komplett gefriert», erklärt Studien-Mitautor Christoph Mordasini, Professor für Theoretische Astrophysik an der Universität Bern und Mitglied des NFS PlanetS.

«Da das Vorhandensein von flüssigem Wasser eine wahrscheinliche Voraussetzung für Leben ist und das Leben auf der Erde wahrscheinlich viele Millionen Jahre gebraucht hat, um sich zu entwickeln, könnte dies den Horizont für die Suche nach außerirdischen Lebensformen erheblich erweitern. Nach unseren Ergebnissen könnte es sich sogar auf sogenannten freischwebenden Planeten, die nicht um einen Stern kreisen, entwickeln», so Mordasini.

Dennoch bleibt der Forscher vorsichtig: «Unsere Ergebnisse sind zwar aufregend, sollten aber mit Vorsicht genossen werden. Denn damit solche Planeten langfristig flüssiges Wasser haben können, müssen sie die passende Atmosphäre haben. Wir wissen nicht, wie häufig dies der Fall ist.» Und selbst unter den richtigen Bedingungen wisse man nicht, wie wahrscheinlich es sei, dass sich Leben in einem solch exotischen potentiellen Habitat entwickle. «Das ist eine Frage für die Astrobiologie. Mit unserer Arbeit haben wir jedoch gezeigt, dass unsere erdzentrische Vorstellung von einem lebensfreundlichen Planeten möglicherweise zu eng gefasst ist», so Mordasini abschließend.

Publikation
Marit Mol Lous, Ravit Helled & Christoph Mordasini: Potential long-term habitable conditions on planets with primordial H-He atmospheres, Nature Astronomy, June 2022, DOI: 10.1038/s41550-022-01699-8.
https://www.nature.com/articles/s41550-022-01699-8

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Exoplaneten

Der Beitrag Langfristig flüssiges Wasser auch auf nicht erdähnlichen Planeten? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Zürich 19. Mai 2022.

Zürich, 19. Mai 2022 – Um bedrohte Ökosysteme zu schützen, zerstörte Lebensräume wiederherzustellen und den globalen Verlust der Artenvielfalt zu stoppen, braucht es international vergleichbare Daten zur biologischen Vielfalt. Doch das Biodiversitätsmonitoring ist arbeitsintensiv und kostspielig. Zudem gibt es weltweit viele nur schwer zugängliche Gebiete, was die Bestandsaufnahme der Artenvielfalt schwierig macht.

Biodiversitäts-Monitoring per Satellit aus dem All ist möglich
Anna Schweiger vom Labor für Fernerkundung am Geografischen Institut der Universität Zürich (UZH) und Etienne Laliberté von der Universität Montréal zeigen nun, dass die Pflanzen-Biodiversität in unterschiedlichen Ökosystemen mit Hilfe der bildgebenden Spektrometrie zuverlässig bestimmt werden kann. Die untersuchten Ökosysteme reichen von der arktischen Tundra bis in tropische Wälder. «Wir hoffen, mit unserer Studie einen Beitrag zu leisten, um Veränderungen in der Artenzusammensetzung der Ökosysteme unserer Erde zukünftig auch aus dem All zu erkennen. Ziel ist, politische Maßnahmen zum Artenschutz bzw. zur Milderung negativer Konsequenzen des Biodiversitätsverlusts auf Basis wissenschaftlicher Evidenz zu steuern», sagt Erstautorin Anna Schweiger.

Bildspektrometer messen die Reflektion von Licht vom sichtbaren bis zum kurzwelligen Infrarot-Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Wieviel Licht die Pflanzen reflektieren, wird von ihren chemischen, anatomischen und morphologischen Merkmalen bestimmt, die für die Interaktionen zwischen Pflanzen sowie mit ihrer Umgebung ausschlaggebend sind. «Deshalb besitzen Pflanzen mit ähnlichen Merkmalen sowie nahe verwandte Arten tendenziell auch ähnliche Reflektionsspektren», so Schweiger.

Mit reflektiertem Licht Einzelpflanzen und Pflanzengemeinschaften bestimmen
Zuerst entwickelten die Forschenden einen sogenannten spektralen Diversitätsindex. Dieser berechnet, wie stark sich einzelne Pflanzen innerhalb von Pflanzengemeinschaften sowie einzelne Pflanzengemeinschaften untereinander in einem bestimmten Gebiet unterscheiden. Bei der Vielfalt innerhalb von Pflanzengemeinschaften spricht man von Alpha-Diversität, während die Vielfalt zwischen Pflanzengemeinschaften als Beta-Diversität bezeichnet wird.

Für die Studie verwendeten sie Daten des National Ecological Observatory Networks (NEON). Das Netzwerk sammelt mit standardisierten Methoden Biodiversitäts- und Erdbeobachtungsdaten in Gebieten, die über die gesamten Vereinigten Staaten verteilt sind, und stellt diese der Wissenschaft öffentlich zur Verfügung. Die NEON-Bildspektrometer-Daten, die anhand von Forschungsflügen gesammelt werden, haben eine Pixelgrösse von 1×1 Meter.

Die Berechnungen der spektralen Vielfalt ergaben, dass die Erfassung der Alpha-Diversität von der Grösse der Pflanzen abhängt. Im Vergleich zum offenen Grasland, wo kleine, krautige Pflanzen und Grässer vorherrschen, stimmte in Wald-Ökosystemen mit geschlossenem Kronendach die anhand der Reflexionsspektren berechnete Diversität besser mit der effektiv am Boden ermittelten Pflanzenvielfalt überein. Aggregierten die Forschenden jedoch die NEON-Bildspektrometer-Daten zu einer Pixelgröße von 20×20 Meter, so fanden sie in allen untersuchten Ökosystemen Übereinstimmungen zwischen spektraler und pflanzlicher Beta-Diversität. Diese Pixelgröße entspricht der Grösse der Probeflächen, auf denen vor Ort Vegetationsaufnahmen gemacht werden.

Weltweite biologische Vielfalt fast in Echtzeit überwachen
Sowohl die Europäische Raumfahrtbehörde ESA wie auch ihr nordamerikanisches Pendant NASA entwickeln derzeit satellitengestützte Bildspektrometer. Diese sollen rund alle 16 Tage den gesamten Erdball mit einer Pixelgröße von rund 30×30 Meter abbilden und es ermöglichen, Veränderungen in Ökosystemen zu detektieren, währenddem sie stattfinden. «Unsere Studie hilft, in absehbarer Zukunft Veränderungen in der Biodiversität von Pflanzengemeinschaften effektiv und zuverlässig per Satellit zu ermitteln. Mit gezielten Feldarbeiten könnten dann Ursachen und Folgen analysiert und so hoffentlich negativen Folgen rechtzeitig entgegengewirkt werden», sagt Anna Schweiger. Dies ebne, so Schweiger, den Weg für eine globale Überwachung der biologischen Vielfalt – nahezu in Echtzeit.

Literatur:
Anna K. Schweiger, Etienne Laliberté. Plant beta-diversity across biomes captured by imaging spectroscopy. Nature Communications. 19 Mai 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-30369-6
https://www.nature.com/articles/s41467-022-30369-6

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Planet Erde

Der Beitrag Überwachung der Artenvielfalt per Satellit rückt in Reichweite erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Zürich.

8. Februar 2022 – Die Schweiz erlebte im letzten Winter heftige Schneefälle: Züge und Trams fielen aus und Bäume brachen unter der Schneelast. In den vergangenen Tagen fiel auch an der US-Ostküste ungewohnt viel Schnee bei sehr niedrigen Temperaturen bis hinunter nach Florida. In Ostasien werden Wintereinbrüche dieser Art durch wärmere arktische Winter ausgelöst, wie ein internationales Team von Forschenden aus der Schweiz, Korea, China, Japan und Großbritannien zeigt. Die kühleren Winter im Süden schwächen nicht nur die Vegetationsaktivität in den immergrünen Subtropen, sondern beeinträchtigen die Ökosysteme bis in den Frühling hinein, etwa aufgrund von abgebrochenen Ästen oder Frostschäden an Blättern. «Die kühleren Winter schränken die Produktivität der Wälder ein, das heißt sie nehmen weniger CO2 aus der Luft auf», erklärt Erstautor Jin-Soo Kim vom Institut für Evolutionsbiologie und Umweltstudien der UZH. «Darüber hinaus verringern sie die landwirtschaftlichen Erträge bei Getreide, Obst, Wurzelgemüse und Hülsenfrüchten.»

Zusammenhängende Wettervorgänge weit voneinander entfernter Gebiete
Die Wissenschaftler kombinierten Erdsystemmodelle, Satellitendaten und lokale Beobachtungen. Zudem analysierten sie die Temperaturen der Meeresoberflächen der Barents- und Karasee. Dabei fanden sie heraus, dass in Jahren mit überdurchschnittlich hohen Temperaturen in der Arktis Veränderungen in der atmosphärischen Zirkulation zu einem anormalen und deutlich kälteren Klima in Ostasien führten. In besonders kalten Jahren wirkten sich diese ungünstigen Bedingungen negativ auf das Wachstum der Vegetation aus, verzögerten die Blütezeit und minderten die Ernteerträge.

Zugleich verminderte sich die Kohlenstoffaufnahmekapazität der Region während Winter und Frühling gemäß Schätzungen der Forschenden um 65 Megatonnen. Zum Vergleich: Die Schweiz emittiert jährlich 8,8 Megatonnen Kohlenstoff. Die klimatisch bedingte Schwächung der Kohlenstoff-Aufnahmekapazität sollte laut den Autoren bei Diskussionen rund um Kohlenstoff- resp. Klimaneutralität deshalb berücksichtigt werden.

Klimawandel bewirkt ökologische und sozioökonomische Schäden
Die durch menschliche Treibhausgasemissionen verursachte Erwärmung der Arktis führt zu sozioökonomischen Schäden für die Menschen bis in die Subtropen. Für Mitautorin und UZH-Erdsystemwissenschaftlerin Gabriela Schaepman-Strub zeigen die Erkenntnisse, wie komplex die Auswirkungen des Klimawandels sind: «Aufgrund von Fernwirkungen in der atmosphärischen Zirkulation beeinflusst die starke Erwärmung im arktischen System, insbesondere über der Barents- und Karasee, Ökosysteme in Tausenden von Kilometern Entfernung – und dies über mehrere Wochen hinweg. Die Erwärmung der Arktis bedroht nicht nur den Eisbären, sondern wird auch uns auf vielfältige Weise prägen.»

Literatur:
Jin-Soo Kim, Jong-Seong Kug, Sujong Jeong, Jin-Ho Yoon, Ning Zeng, Jinkyu Hong, Jee-Hoon Jeong, Yuan Zhao, Xiaoqiu Chen, Mathew Williams, Kazuhito Ichii & Gabriela Schaepman-Strub: Arctic warming-induced cold damage to East Asian terrestrial ecosystems. 1 February 2022, DOI: 10.1038/s43247-022-00343-7

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag Warme Winter in der Arktis bewirken Kälteschäden in den Subtropen Ostasiens erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bern.

25. November 2021 – Der Stern TRAPPIST-1 ist etwa 40 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt, und er ist viel kleiner und kühler als unsere Sonne. Er wird umkreist von sieben etwa erdgroßen Planeten – die größte Ansammlung solcher Planeten, die jemals außerhalb unseres Sonnensystems gefunden wurde. Sie sind alphabetisch von b bis h benannt, in der Reihenfolge ihrer Entfernung vom Stern. Die Zeit, die die Planeten für einen Umlauf um den Stern benötigen – was einem Jahr auf der Erde entspricht –, beträgt 1,5 Tage für den Planeten b und 19 Tage für den Planeten h. Bemerkenswerterweise stehen die Umlaufzeiten der Planeten in einem nahezu perfekten Verhältnis zueinander, in einer sogenannten resonanten Anordnung, die an harmonische Musiknoten erinnert. So vergehen beispielsweise für acht «Jahre» auf dem Planeten b deren fünf auf Planet c, drei auf Planet d, zwei auf Planet e und so weiter.

Simon Grimm vom Center for Space and Habitability CSH der Universität Bern und Mitglied beim NFS PlanetS ist Co-Autor der Studie, die heute in Nature Astronomy erscheint. Er hat für die Studie die Parameter der Umlaufbahnen der TRAPPIST-1 Planeten und ihr Langzeitverhalten berechnet. Er erklärt: «In der aktuellen Studie haben wir untersucht, welche Einschläge die TRAPPIST-1-Planeten überstanden haben könnten, ohne dass sie aus dem harmonischen Gleichgewicht gebracht worden sind.» An der Studie sind auch Emeline Bolmont und Martin Turbet von der Universität Genf und Caroline Dorn von der Universität Zürich beteiligt.

Schnelle Entstehung der resonanten TRAPPIST-1-Planeten
Planeten entstehen in sogenannten protoplanetaren Scheiben aus Gas und Staub rund um neu entstandene Sterne. Diese Scheiben halten nur einige Millionen Jahre. Computermodelle haben gezeigt, dass resonante Planetenketten wie die von TRAPPIST-1 entstehen, wenn junge Planeten nach ihrer Entstehung näher an ihren Stern heranrücken und sich so resonant anordnen. Gemäß Sean Raymond, Astrophysiker an der Universität Bordeaux und Erstautor der aktuellen Studie, gehen die Forschenden davon aus, dass sich resonante Ketten wie die von TRAPPIST-1 bilden müssen, bevor die protoplanetaren Scheibe verschwindet.

«Die Planeten von TRAPPIST-1 haben sich demnach schnell gebildet, in etwa einem Zehntel der Zeit, die die Erde für ihre Entstehung brauchte», sagt der Co-Autor Andre Izidoro, Astrophysiker an der Rice University. Nachdem sich Gesteinsplaneten gebildet haben, werden sie in der Regel von anderen Himmelskörpern getroffen. «Das nennt man Bombardierung oder späte Akkretion. Wir interessieren uns dafür, weil diese Einschläge eine wichtige Quelle für Wasser und flüchtige Elemente sein können, die Leben auf diesen Planeten begünstigen könnten», erklärt Sean Raymond.

Wenig Bombardement vermutet
Die Entschlüsselung der Einschlagsgeschichte ist bereits bei Planeten in unserem Sonnensystem schwierig. «Bei Planetensystemen, die Lichtjahre entfernt sind, ist es sogar eine scheinbar hoffnungslose Aufgabe, da wegen der großen Entfernung nicht einfach Krater oder sogar Gesteinsproben untersucht werden können», erklärt Simon Grimm. Die Forschenden haben sich deswegen mit der besonderen Bahnkonfiguration der TRAPPIST-1 Planeten befasst.

«Wir können zwar nicht genau sagen, wie viel Material auf einem der TRAPPIST-1 Planeten eingeschlagen ist, aber aufgrund ihrer speziellen Resonanzanordnung können wir eine Obergrenze festlegen», so Sean Raymond. «Wir haben mit Hilfe von Computersimulationen herausgefunden, dass diese Planeten nach ihrer Entstehung nur mit einer sehr geringen Menge an Material bombardiert wurden», erklärt Sean Raymond.

Wenn sich ein Planet früh bildet und zu klein ist, kann er nicht viel Gas aus der Scheibe akkretieren. Ein solcher Planet hat laut den Forschenden auch viel weniger Möglichkeiten, flüchtige Elemente durch späte Bombardierungen zu gewinnen, die für die Entstehung von Leben entscheidend wären. Sollte einer der TRAPPIST-1-Planeten beispielweise viel Wasser enthalten, müsste das Wasser schon früh in den Planeten eingebaut worden sein. Ein möglicher Unterschied zur Entstehung der Erde könnte also darin bestehen, dass die TRAPPIST-1-Planeten von Anfang an eine Wasserstoffatmosphäre hatten. Wie die Forschenden vermuten, könnte dies und auch die geringe Anzahl Einschläge die Entwicklung im Inneren des Planeten, die Ausgasung, den Verlust von flüchtigen Bestandteilen und andere Dinge, die sich auf die Bewohnbarkeit auswirken, stark beeinflusst haben.

Sean Raymond sagt, dass die aktuelle Studie nicht nur Auswirkungen auf die Untersuchung anderer resonanter Planetensysteme hat, sondern auch auf weitaus häufigere Exoplanetensysteme, von denen man annimmt, dass sie als resonante Systeme begonnen haben. «Supererden und Subneptune sind in der Umgebung anderer Sterne sehr häufig, und die vorherrschende Vorstellung ist, dass sie während der Gasscheibenphase nach innen gewandert sind und dann möglicherweise eine späte Phase mit Kollisionen hatten», sagte Raymond. «Aber während dieser frühen Phase, in der sie nach innen wanderten, hatten sie unserer Meinung nach eine Phase, in der sie resonante Kettenstrukturen wie TRAPPIST-1 bildeten.»

Das James Webb Space Telescope der NASA oder das Extremely Large Telescope der ESO werden es in Zukunft ermöglichen, dass die Atmosphären von Exoplaneten direkt beobachtet werden können. «Diese Beobachtungen werden uns weitere Hinweise beispielsweise zur möglichen Bewohnbarkeit von Planeten liefern», wie Simon Grimm sagt.

Das TRAPPIST-1-System
Die ersten beiden bestätigten Planeten im TRAPPIST-1-System wurden 2016 durch das Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) in Chile identifiziert. Anschließende Beobachtungen durch Spitzer und bodengebundene Teleskope zeigten, dass das System sieben Planeten hat. Sie wurden mit der Transitmethode gefunden: Forschende können die Planeten nicht direkt sehen (sie sind zu klein und schwach), also suchen sie mit Teleskopen nach Einbrüchen in der Helligkeit des Sterns, die entstehen, wenn die Planeten vor dem Stern vorbeiziehen. Wiederholte Beobachtungen der Helligkeitseinbrüche des Sterns und präzise Messungen der Umlaufzeiten der Planeten ermöglichten den Astronominnen und Astronomen genaue Messungen der Massen und Durchmesser der Planeten, die wiederum zur Berechnung ihrer Dichten verwendet wurden.
Forschende unter der Leitung von Simon Grimm von der Universität Bern, der auch an der aktuellen Studie beteiligt ist, die heute in Nature Astronomy publiziert wurde, lieferten 2018 die bis dahin genaueste Berechnung der Massen der sieben Planeten beim Stern TRAPPIST-1. Eine internationale Studie mit Beteiligung von Forschenden der Universitäten Bern, Genf und Zürich zeigte im Januar 2021 zudem, dass diese Exoplaneten bemerkenswert ähnliche Dichten haben und gab auch Aufschluss über deren Beschaffenheit.

Computerprogramm zur Planetenentstehung
Bei der aktuellen Studie kam das Computerprogramm GENGA zum Einsatz. Dieses wurde von Simon Grimm an der Universität Zürich und der Universität Bern entwickelt, und dient dazu Umlaufbahnen von Planeten und anderen Himmelskörpern möglichst schnell zu berechnen. Zudem kann mit dem Programm die Planetenentstehung simuliert werden. Damit das Programm möglichst schnell laufen kann, benützt es sogenannte Grafikkarten (GPUs), die einen hohen Grad an parallelen Rechenoperationen erlauben und in vielen Supercomputern verwendet werden. GENGA wird von verschiedenen Forschungsgruppen weltweit verwendet, um dynamische Eigenschaften vom Sonnensystem und anderen Planetensystemen zu studieren.

Angaben zur Publikation:
Sean N. Raymond, Andre Izidoro, Emeline Bolmont, Caroline Dorn, Franck Selsis, Martin Turbet, Eric Agol, Patrick Barth, Ludmila Carone, Rajdeep Dasgupta, Michael Gillon, Simon L. Grimm: An upper limit on late accretion and water delivery in the Trappist-1 exoplanet system, 25.11.2021, Nature Astronomy, DOI: 10.1038/s41550-021-01518-6
https://www.nature.com/articles/s41550-021-01518-6

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Exoplaneten

Der Beitrag Wenig Kollisionsgefahr im Planetensystem TRAPPIST-1 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Airbus Defence and Space.

Kennedy Space Center, Florida / 26. August 2021 – Der UZH Space Hub der Universität Zürich und Airbus bringen mit dem nächsten Versorgungsflug zur Internationalen Raumstation ISS ein Experiments ins All, mit dem die industrielle Produktion menschlichen Gewebes in Schwerelosigkeit weiter vorangetrieben werden soll. Mit diesem Schritt könnte der Weltraum zur Werkstätte werden, um menschliche Mini-Gewebe für den irdischen Einsatz in Forschung und Medizin herzustellen. Erste vorbereitende Tests auf der ISS vor 18 Monaten waren erfolgreich verlaufen.

Das Verfahren für das gemeinsame „3D-Organoids-in-Space“-Projekt stammt von den Zürcher Forschern Oliver Ullrich und Cora Thiel. Zusammen mit Airbus haben die beiden Pioniere in der Erforschung, wie Schwerkraft menschliche Zellen beeinflusst, das Verfahren zur Projektreife entwickelt. Das Airbus Innovations-Team um Projektleiter Julian Raatschen entwickelt die Hardware und sorgt für den Zugang zur Internationalen Raumstation (ISS). Von der Idee bis zur ersten Produktionstestung im All brauchten die Projektpartner nur drei Jahre, in denen sie verschiedene Testphasen und hochkompetitive interne Auswahlverfahren überstanden. „Wir zeigen als erste, dass der Weg zur Produktion im All machbar ist, nicht in der Theorie, sondern in der Praxis“, sagt Ullrich.

Medikamentenentwicklung verbessern und Tierversuche reduzieren

Oliver Ullrich, Professor für Anatomie an der UZH, die Biologin Cora Thiel und Airbus nutzen die Mikrogravitation im Weltall, um aus menschlichen adulten Stammzellen dreidimensionale organähnliche Gewebe – sogenannte Organoide – zu züchten. „Auf der Erde lassen sich wegen der Schwerkraft ohne Stützskelette keine dreidimensionalen Organoide produzieren“, erläutert Thiel. Auf großes Interesse stoßen solche 3D-Organoide bei Pharmaunternehmen. Toxikologische Studien könnten so ohne Umweg über Tiermodelle direkt an menschlichen Geweben durchgeführt werden. Aus Patientenstammzellen gezüchtete Organoide könnten zudem in Zukunft als Bausteine für Gewebe-Ersatz zur Therapie geschädigter Organe eingesetzt werden, denn die Zahl der gespendeten Organe kann den weltweiten Bedarf an Tausenden von Spenderorganen bei Weitem nicht decken.

Differenzierte 3D-Organoide im All gezüchtet

Die Forschungsarbeiten vom März 2020, als 250 Teströhrchen mit menschlichen Stammzellen einen Monat lang auf der ISS verbrachten, waren sehr erfolgreich. Aus den Gewebestammzellen hatten sich in der Mikrogravitation in 400 Kilometern Höhe wie beabsichtigt differenzierte organähnliche Leber-, Knochen- und Knorpel-Strukturen entwickelt. Die auf der Erde angelegten Kulturen, die als Kontrollen unter normalen Schwerkraftbedingungen gezüchtet wurden, zeigten dagegen keine oder nur minimale Zelldifferenzierungen.

Robustheit und Lebensfähigkeit

In der aktuellen Mission werden Gewebestammzellen von zwei Frauen und zwei Männern unterschiedlichen Alters ins All geschickt. Damit prüfen die Forschenden, wie robust die Methode ist, wenn sie Zellen unterschiedlicher biologischer Variabilität einsetzen, Sie erwarten, dass die Produktion in Schwerelosigkeit einfacher und zuverlässiger ist, als unter Verwendung von „Hilfsmaterialien“ auf der Erde. „Aktuell liegt der Fokus auf produktionstechnischen Fragen und der Qualitätskontrolle. Im Hinblick auf die anvisierte Kommerzialisierung, müssen wir jetzt herausfinden, wie lange und in welcher Qualität wir die im All gezüchteten Organoide nach der Rückkehr zur Erde in Kultur halten können“, so Ullrich.

„Im Erfolgsfall kann die Technologie weiterentwickelt und zur Einsatzreife gebracht werden. Airbus und der UZH Space Hub können so einen weiteren Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität auf der Erde durch raumfahrtbasierte Lösungen liefern“, sagt Airbus- Projektleiter Raatschen.

Das Probenmaterial wird Anfang Oktober zurück zur Erde kommen. Erste Ergebnisse sind ab November zu erwarten.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• **ISS** <Forschung & Forschungseinrichtungen>

Der Beitrag Menschliches Mini-Gewebe auf der ISS züchten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Zürich.

Wenn bei der Kollision von hochenergetischen Protonenstrahlen im Large Hadron Collider (LHC) – dem Teilchenbeschleuniger am CERN in Genf – sogenannte Beauty-Quarks entstehen, zerfallen sie praktisch sofort an Ort und Stelle. Forschende des Large Hadron Collider beauty-Experiments (LHCb-Experiment) rekonstruieren die Eigenschaften der kurzlebigen, zusammengesetzten Teilchen anhand ihrer Zerfallsprodukte. Nach den etablierten Gesetzen der Teilchenphysik – dem sogenannten Standardmodell – sollten die Beauty-Quarks mit der gleichen Wahrscheinlichkeit in einen Endzustand mit Elektronen bzw. Myonen, den viel schwereren Geschwistern der Elektronen, zerfallen. Seit 2014 deuten Messungen am LHC jedoch darauf hin, dass diese «Lepton-Universalität» in einigen Zerfällen verletzt werden könnte. Diese Zerfälle zeigten kleine Abweichungen vom Verhältnis der beiden Teilchensorten von der theoretischen Vorhersage von eins.

Zerfallsmessungen stimmen nicht mit Vorhersage der Teilchenphysik überein
Mitglieder der Gruppe von Nicola Serra, Professor am Physik-Institut der Universität Zürich (UZH), sind Teil des kleinen Forschungsteams, das die Messungen durchgeführt hat. In der neuesten LHCb-Analyse wurde das Verhältnis der Zerfallsprodukte, die Elektronen und Myonen enthalten, mit viel besserer Präzision bestimmt als bei früheren Messungen. Verwendet wurden alle bisher vom LHCb-Detektor gesammelten Daten. Das Ergebnis deutet auf eine Abweichung vom Verhältnis eins hin – und damit auf eine Verletzung der «Lepton-Universalität» in Beauty-Quark-Zerfällen. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Daten mit der theoretischen Vorhersage vereinbar sind, beträgt etwa 0,1%. Sollte sich diese Abweichung bestätigen, würde dies eine Physik jenseits des Standardmodells implizieren – etwa eine neue fundamentale Kraft zusätzlich zu den vier Grundkräften: Gravitation, Elektromagnetismus, schwache Wechselwirkung, die für Radioaktivität verantwortlich ist, und starke Wechselwirkung, die die Materie zusammenhält.

Zu früh für endgültige Aussagen, aber großes Potenzial für kommende Messungen
«Das Standardmodell hat sich jahrzehntelang als sehr erfolgreich erwiesen. Unsere Aufgabe als Experimentatoren ist es, das Modell immer genauer zu testen und zu sehen, ob es der strengeren Überprüfung standhält», sagt UZH-Forscher Patrick Owen, der federführend an der Analyse beteiligt war. In der Elementarteilchenphysik werden Beobachtungen zu echten Entdeckungen, wenn die Wahrscheinlichkeit eines Irrtums unter Berücksichtigung aller bekannten Fehler weniger als eins zu drei Millionen oder 0,00003% beträgt. «Es ist also noch zu früh für eine endgültige Schlussfolgerung. Allerdings stimmt die neue Abweichung mit dem Muster von Anomalien überein, die sich im letzten Jahrzehnt abgezeichnet haben», sagt Nicola Serra. «Doch die LHCb-Kollaboration verfügt über alle Voraussetzungen, um in Beauty-Quark-Zerfällen die mögliche Existenz von Effekten einer neuen Physik zu klären. Was wir dazu brauchen, sind viele weitere Messungen», schließt Serra.

Das Ergebnis wurde heute erstmals an der Moriond-Konferenz über elektroschwache Wechselwirkungen und vereinheitlichte Theorien sowie an einem Online-Seminar am CERN, der Europäischen Organisation für Kernforschung in Genf, vorgestellt.

Literatur:
LHCb collaboration: R. Aaij et. al. Test of lepton universality in beauty-quark decays. arXiv.org. 23 March 2021. https://arxiv.org/abs/2103.11769

Das Large Hadron Collider beauty-Experiment (LHCb)
Das LHCb-Experiment ist eines der vier großen Experimente am Large Hadron Collider (LHC) am CERN in Genf. Entwickelt wurde es, um Zerfälle von Elementarteilchen zu untersuchen, die ein Beauty-Quark enthalten. Dies ist das Quark mit der höchsten Masse, das gebundene Zustände bildet. Die daraus resultierenden Präzisionsmessungen von Materie-Antimaterie-Unterschieden und seltenen Zerfällen von Teilchen, die ein Beauty-Quark enthalten, ermöglichen empfindliche Tests des Standardmodells der Teilchenphysik.

Forschungsgruppen der UZH und der ETH Lausanne sind seit 1999 Mitglieder der LHCb-Kollaboration. Sie haben wichtige Beiträge zum Design und zum Bau des LHCb-Detektors geleistet und sind an dessen Upgrades beteiligt. Diese Erweiterungen des Detektors werden der Schlüssel sein, um die benötigten Daten zu sammeln und herauszufinden, ob die beobachteten Anomalien in den Beauty-Quark-Zerfällen tatsächlich real sind. Seit dem Beginn der Datenaufnahme im Jahr 2009 spielt die UZH-Gruppe von Nicola Serra eine führende Rolle bei den Messungen der Zerfälle von Teilchen, die Beauty-Quarks enthalten.

Die Gruppe arbeitet eng mit zwei weiteren UZH-Teams zusammen, die an der theoretischen Beschreibung dieser Phänomene arbeiten. Professor Gino Isidori arbeitet an der theoretischen Interpretation dieser Zerfälle und beschäftigt sich mit offenen Fragen zur Natur der Grundbausteine der Materie und ihrer fundamentalen Wechselwirkungen. Andreas Crivellin, SNF-Förderprofessor an der UZH, untersucht am Paul Scherrer Institut (PSI) mögliche Implikationen dieser Resultate für andere Experimente. Gemeinsam verbinden die UZH-Forschungsteams in der aktuellen Teilchenphysik-Forschung Theorie und Experiment effektiv miteinander.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Large Hadron Collider

Der Beitrag Neue Resultate stellen physikalische Gesetze in Frage erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bayreuth.

Jüngste Erkenntnisse aus astronomischen Beobachtungen protoplanetarer Scheiben und geochemischen Laboranalysen von Meteoriten belegen, dass – anders als bisher angenommen – die Planetenentstehung nur etwa 200.000 Jahre nach der Bildung des jungen Sterns beginnt und in isolierten Regionen des jungen Sonnensystems stattfindet. Die terrestrischen Planeten wie Erde und Mars verdanken dem frühen Beginn ihrer Entstehung eine relativ trockene Zusammensetzung, während die äußeren Planeten wie Jupiter und Saturn, Asteroiden und Kometen während ihrer später einsetzenden Entstehung wesentlich mehr flüchtige Stoffe wie Wasser erhielten.

Astronomische Beobachtungen von planetenbildenden Scheiben haben gezeigt, dass diese Scheiben häufig nur schwache Turbulenzen aufweisen. Unter diesen Bedingungen zeigen die Modelle, dass die Eislinie, an der Wasser von der Gas- in die Eisphase übergeht, im frühen Sonnensystem von innen nach außen wanderte. Hierbei kam es zu einem frühen Bildungsschub von Planetesimalen, den Bausteinen der Planeten, im inneren Sonnensystem und einem weiteren Schub später und weiter außen. Diese zwei Entstehungsepochen erklären den frühen Beginn und das langwierige Ende der Planetenbildung im inneren Sonnensystem und den späteren Beginn und den schnelleren Abschluss der Planetenentstehung des äußeren Sonnensystems. Hierbei sammeln die zwei unterschiedlichen Planetesimalpopulationen nach ihrer jeweiligen Bildung weiterhin Material aus der umgebenden Scheibe und über gegenseitige Kollisionen. Jedoch führen die unterschiedlichen Zeiten der ursprünglichen Entstehung zu unterschiedlicher interner Entwicklung der sich bildenden Protoplaneten.

Prof. Dr. Gregor Golabek vom Bayerischen Geoinstitut an der Universität Bayreuth und Mitautor der Studie erläutert: „Die unterschiedlichen Entstehungszeiträume dieser beiden Planetesimalpopulationen bedeuten, dass sich ihr interner Wärmemotor aus dem radioaktiven Zerfall des kurzlebigen Isotops 26Al deutlich unterschied. Planetesimale des inneren Sonnensystems wurden sehr heiß, entwickelten interne Magma-Ozeane, bildeten schnell Eisenkerne und entgasten ihren anfänglichen flüchtigen Inhalt, was schließlich zu einer trockenen Planetenzusammensetzung führte. Im Vergleich dazu bildeten sich die Planetesimale des äußeren Sonnensystems später und erfuhren daher eine wesentlich geringere innere Erwärmung und somit eine begrenzte Eisenkernbildung und Freisetzung flüchtiger Stoffe. Das früh gebildete und trockene innere Sonnensystem und das später gebildete und wasserreiche äußere Sonnensystem wurden daher schon sehr früh in ihrer Geschichte auf zwei unterschiedliche Evolutionspfade gebracht.“

Neuinterpretation der frühesten Entstehungsepoche des Sonnensystems
Die frühe Aufspaltung der beiden Populationen bietet eine plausible Erklärung für die Zweiteilung des Isotopengehalts von innerem und äußerem Sonnensystem, die in vielen Meteoriten nachgewiesen wurde. Die beiden Planetenpopulationen bildeten sich zu unterschiedlichen Zeiten und in unterschiedlichen Entfernungen von der Sonne, deshalb wurden während der späteren Entwicklung nur unwesentliche Mengen an Material aus dem äußeren Sonnensystem in die inneren terrestrischen Planeten eingebaut und die isotopische Zweiteilung blieb erhalten. Die Modelle zeigen ebenfalls, dass die anwachsenden terrestrischen Planeten während der Existenz der protoplanetaren Scheibe erfolgreich vom ursprünglichen Entstehungsort ihrer Bausteine an der Eislinie an ihre heutigen Positionen im Sonnensystem wandern können.

Das vom Team vorgeschlagene umfassende Entstehungsmodell macht weiterhin die Voraussage, dass einer frühen, durch gegenseitige Kollisionen dominierten Akkretion eine Phase folgt, die von der Akkretion kleinerer Staubkörner, sogenannter „Pebbles“, dominiert wird. „Dies hätte beobachtbare Konsequenzen für heutige Asteroiden und Meteoriten, beides Überbleibsel des frühen Sonnensystems, die wir mittels Raumsonden und Laboruntersuchungen überprüfen können“, so der Wissenschaftler. „Weiterhin könnte die rasche Entstehung der Planetesimale in separaten Reservoiren einige der Ringstrukturen erklären, die in den letzten Jahren mittels Radioteleskopen in protoplanetaren Scheiben um besonders junge Sterne entdeckt wurden. Dies könnte durch weitere astronomische Beobachtungen von protoplanetaren Scheiben, in denen heute neue Planeten entstehen, zukünftig weiter untersucht werden. Die Studie zeigt ebenfalls, dass schon sehr früh feststeht, ob ein zukünftiger Planet wasserreich oder wasserarm sein wird. Dies eröffnet neue Wege, um die Planeten unseres Sonnensystems im Kontext der vielen in der Galaxie entdeckten, möglicherweise sehr wasserreichen, Exoplaneten zu verstehen.“

Prof. Dr. Gregor Golabek vom Bayerischen Geoinstitut an der Universität Bayreuth
Prof. Dr. Gregor Golabek ist Mitautor der Studie. Der Geophysiker arbeitet derzeit hauptsächlich an der frühen thermomechanischen Entwicklung von terrestrischen Planeten. „Die Erforschung der Planetenentstehung und ihrer frühen Evolution ist meiner Meinung nach eine spannende Aufgabe, da Daten und Modelle aus so unterschiedlichen Disziplinen wie Astrophysik, Geochemie und Gesteinsphysik mit computergestützter Geodynamik kombiniert werden können, um ein besseres Verständnis der Prozesse zu erhalten, die das frühe Sonnensystem prägten“, so Golabek. Das Bayerische Geoinstitut an der Universität Bayreuth betreibt experimentelle Hochtemperatur-/Hochdruck-Forschung auf den Gebieten Mineralogie, Petrologie, Geochemie und Geophysik. Untersuchungen zur Struktur, Zusammensetzung und zur Dynamik des Erdinnern mehren unser Verständnis über gesteinsbildende Prozesse.

Diese Forschung wurde mit Mitteln der Simons Collaboration on the Origins of Life, des Schweizerischen Nationalfonds und des Europäischen Forschungsrats unterstützt.

Lesen Sie die vollständige Studie:
„Bifurcation of planetary building blocks during Solar System formation“, Tim Lichtenberg, Joanna Drążkowska, Maria Schönbächler, Gregor J. Golabek, Thomas O. Hands, veröffentlicht am 22. Januar 2021.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Planetenentstehung

Der Beitrag Das Sonnensystem entstand in zwei Schritten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Zürich.

Sterne werden in dichten Wolken aus molekularem Wasserstoffgas geboren, das den interstellaren Raum der meisten Galaxien durchdringt. In den letzten Jahren hat sich das physikalische Verständnis dieses komplexen Prozesses erheblich verbessert. Was allerdings letztendlich der Auslöser für die Sternbildung in den Galaxien ist, bleibt dennoch eine offene Frage.

Im Prinzip beeinflussen zwei Hauptfaktoren die Entstehung von Sternen: die Menge des in den Galaxien verfügbaren molekularen Gases und die Geschwindigkeit, mit der vorhandenes interstellares Gas in Sterne umgewandelt wird. Eine genaue Bestimmung dieser Hauptfaktoren, das Ziel zahlreicher Beobachtungen, ist daher von enormer Bedeutung. Allerdings stellt die Analyse dieser Beobachtungen einige Herausforderungen und gegenwärtige Studien weisen widersprüchliche Ergebnisse auf. Das liegt auch daran, dass sich Gasmassen in vielen Galaxien angesichts der derzeitigen Nachweisgrenzen nicht zuverlässig messen lassen.

Sternentstehung hängt vom gesamten Gasreservoir ab
In einer Studie des Instituts für Computergestützte Wissenschaften der Universität Zürich wurde nun ein neuer Ansatz gewählt: Die statistische Methode, die auf der Bayes’schen Modellierung basiert, kann Galaxien mit nicht erfassten Mengen an molekularem oder atomarem Wasserstoff korrekt und ohne Verzerrung der Daten in die Analyse einbeziehen. Das Ergebnis zeigt, dass molekulares und atomares Gas in typischen Galaxien innerhalb von 1 beziehungsweise 10 Milliarden Jahren für die Sternentstehung aufgebraucht wird. Bei extrem aktiven Galaxien – sogenannten Starburst-Galaxien – werden dagegen viel kürzere Zeitskalen festgestellt.

«Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Entstehung von Sternen tatsächlich direkt von der insgesamt vorhandenen Gasmasse abhängt. Sterngeburten werden also von der Menge an Gas bestimmt, welche aus verschiedenen kosmischen Entfernungen in die Galaxie eintritt oder sie verlässt», sagt Robert Feldmann, Professor am Zentrum für Theoretische Astrophysik und Kosmologie der Universität Zürich. Die um ein Vielfaches höhere Aktivität in Starbursts dagegen scheint einen anderen physikalischen Ursprung wie etwa intergalaktische Wechselwirkungen oder Instabilitäten in galaktischen Scheiben, zu haben.

Künftige Datenanalysen bei weit entfernten Galaxien
Die vorliegende Analyse basiert auf Beobachtungsdaten von nahen Galaxien. Der Gasgehalt in weit entfernten Galaxien quer durch die kosmische Geschichte könnte mit dem Atacama-Large-Millimeter/Submillimeter-Array, dem Square-Kilometer-Array und anderen Observatorien untersucht werden. Daher ist es entscheidend, weitere statistische und datenwissenschaftliche Methoden zu entwickeln, um die physikalischen Prozesse in entfernten Galaxien exakt abbilden zu können. «Nur so werden die Geheimnisse der Entstehung von Sternen vollständig aufgedeckt», sagt Feldmann.

Literatur:
Robert Feldmann. The link between star formation and gas in nearby galaxies. Communications Physics, 7 December 2020. Doi: 10.1038/s42005-020-00493-0

Abbildung der Entstehung eines Sternes
Die Abbildung zeigt die Visualisierung des Gases in und um eine milchstraßenähnliche Galaxie (Mitte) im heutigen Universum, wie sie von einer kosmologischen Simulation des Autors vorhergesagt wird. Dichter, atomarer und molekularer Wasserstoff bildet typischerweise eine ausgedehnte Scheibe, hier in bläulich-violett in der Mitte des Bildes. Sterne (weiß) bilden sich überall in der Gasscheibe. Zusätzliche Sternentstehung kann in Satellitengalaxien stattfinden, hier zu sehen an den Positionen oben rechts und unten links. Heißes Gas mit geringer Dichte (grüne und rote Farbtöne) kann in großen Entfernungen gefunden werden, bis hin zum Rand des Halos aus dunkler Materie, der die Hauptgalaxie (weißer Kreis) umgibt. Das Bild zeigt auch eine große Anzahl von Substrukturen aus dunkler Materie (violett), von denen die meisten frei von Gas und Sternen sind.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Sternentstehung

Der Beitrag Wie sich Sterne in nahe gelegenen Galaxien bilden erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Zürich.

Die Schutzmaßnahmen im Rahmen der SARS-CoV-2-Pandemie haben – neben Restriktionen für Wirtschaft und Gesellschaft – auch die meisten Forschungsaktivitäten stark beeinträchtigt. Trotz der sich dauernd ändernden Lage konnten die Swiss Skylab Foundation und der Space Hub der Universität Zürich (UZH) die geplante Parabelflug-Kampagne neu organisieren und die erforderlichen Schutzkonzepte implementieren. Der Schwerelosigkeits-Forschungsflug hebt heute am 11. Juni 2020 vom ehemaligen Militärflugplatz Dübendorf ab – unter Einhaltung sämtlicher Corona-Schutzmaßnahmen.

An Bord des Airbus A310 befinden sich acht Experimente aus den Bereichen Medizin, Astrophysik und Geologie, darunter mehrere der UZH sowie je eines der Universitäten Bern und Basel, der ETH Zürich und des italienischen Eurac Forschungsinstituts. Bei einem Experiment handelt es sich um eine Forschungszusammenarbeit der Universität Zürich und der NASA, an der auch die University of Wisconsin beteiligt ist.

Mit gedämpfter Immunantwort gegen schwere Covid-19-Verläufe
Eines der Experimente, das Oliver Ullrich, Professor für Anatomie an der UZH und Direktor des UZH Space Hubs, und seine Forschungsgruppenleiterin Cora Thiel durchführen, fokussiert auf Covid-19. «Bei schweren und teilweise tödlichen Covid-19-Verläufen scheint eine massive und schädliche Überreaktion des Immunsystems beteiligt zu sein, die bei leichten Verläufen nicht zu beobachten ist», erläutert Thiel.

Aus der Raumfahrtmedizin ist bekannt, dass Überreaktionen des Immunsystems in der Schwerelosigkeit abgedämpft werden. Aus ihrer bisherigen Forschung kennen Ullrich und Thiel mögliche molekulare Wege, wie dieser «gedämpfte», aber dennoch reaktive Immunstatus, aktiviert wird. Während des Parabelfluges versuchen die beiden mittels verschiedener bereits zugelassener Medikamente diesen aus der Schwerelosigkeit bekannten Immunstatus in menschlichen Zellkulturen herbeizuführen. Im Falle positiver Resultate wären erste klinische Testreihen möglich mit dem Ziel schwere und tödliche Verläufe von Covid-19 zu reduzieren. «Dadurch ließe sich die gewünschte «Herdenimmunität» mit weniger Risiken erreichen», erklärt Ullrich den neuartigen Ansatz.

Bisher 30 Experimente in der Schwerelosigkeit
Zusammen mit der aktuellen Kampagne wurden in den von Ullrich organisierten Forschungsflügen bislang dreißig Experimente in der Schwerelosigkeit durchgeführt. «Forschung in Schwerelosigkeit kann Vorgänge aufklären und sichtbar machen, die auf der Erde durch die Schwerkraft verborgen sind und helfen, neue Materialien und Herstellungsverfahren zu erforschen», erläutert Ullrich, der Mediziner und Biochemiker ist. «Sie hat der Medizin neue Erkenntnisse, neue Behandlungsmethoden und neue Perspektiven für Geweberegeneration und -ersatz gebracht.»

Swiss Parabolic Flights erzielen hohe Wertschöpfung
Dank Ullrichs Parabelflügen gelang es Wissenschaftlern aus der Schweiz, Forschungsgelder auf europäischer Ebene einzuwerben oder Forschungsvorhaben auf der Internationalen Raumstation vorzubereiten. «Damit erzielen die Swiss Parabolic Flights eine hohe Wertschöpfung und stärken die Wettbewerbsfähigkeit von Forschung und Technologie aus der Schweiz», sagt Ullrich. Mit dem Swiss Parabolic Flight Programm erhalten Wissenschaft und Innovation in der Schweiz einen einfachen Zugang zur Forschungsumgebung «Schwerelosigkeit». Ermöglicht wird dies auch durch die Schweizer Luftwaffe mit der Nutzung des Militärflugplatzes Dübendorfs für die Starts und Landungen des Airbus 310 Zero-G. Durchgeführt werden die Schwerelosigkeits-Forschungsflüge durch Novespace, eine Tochter der französischen Raumfahrtagentur CNES, die Eigentümer und Operator des A310 ZERO-G ist.

Europaweit einzigartiges Setting
Überzeugt vom Potenzial in Dübendorf ist auch Peter Bodmer, Mitglied des Universitätsrats und Präsident des Innovationsparks Zürich: «Der Innovationspark Zürich bietet eine einzigartige Chance: den Zugang zu einem Flugfeld, das Forschungs- und Testflüge für die Mobilität in der Luft ermöglicht. So eignet sich der Park auf dem Flugplatzareal von Dübendorf auch für alle Innovationsthemen der Aviatik und der Luftfahrt.» Dies bestätigt Michael Schaepman, Prorektor Forschung an der UZH: «Mit der Flugpiste vor der Haustüre haben wir europaweit ein einzigartiges Setting und zeigen mit dem heutigen Parabelflug, dass die UZH und ihr Space Hub im Bereich Luft- und Raumfahrt auch in herausfordernden Zeiten verlässliche Partner sind.»

Wozu Parabelflüge für die Forschung?
Parabelflüge sind fester Bestandteil jeder Forschung in Schwerelosigkeit. Bei einem Parabelmanöver wird ein Flugzeug in den freien Fall im Gravitationsfeld gebracht, was physikalisch zu echter Schwerelosigkeit an Bord führt – identisch mit der Schwerelosigkeit auf der Internationalen Raumstation (ISS).

Auf den extremen Steigflug folgt, dem Kurs einer Wurfparabel folgend, ein kontrollierter Sturzflug – so wird im Airbus A310 ZERO-G für 22 Sekunden Schwerelosigkeit erzeugt. Dank der Schweizer Luftwaffe können die Universität Zürich und der UZH Space Hub den Militärflugplatz schon seit Längerem zu Forschungszwecken mitnutzen: Bereits 2015, 2016 und 2018 organisierten die UZH und die universitätsnahe gemeinnützige Swiss SkyLab Foundation drei Parabelflugkampagnen mit dem Airbus A310 ZERO-G. Die Parabelmanöver finden über dem Mittelmeer oder dem Atlantik statt.

Die vierte Parabelflugkampagne wird durch das Swiss Space Office des SBFI unterstützt.

UZH Space Hub
Das Innovationscluster Luft- und Raumfahrt der Universität Zürich (UZH Space Hub) verbindet die international gut vernetzte Forschung in der Luft- und Raumfahrt an der UZH mit neuen Partnerschaften aus Wissenschaft und Industrie und bringt sie in den Innovationspark Zürich am Standort Dübendorf ein. Die enge Verbindung von Forschung und Flugplatz ist eine Besonderheit in Europa und ein Plus für die Wettbewerbsfähigkeit der Schweiz.

Experimente an Bord:
Planetenentstehung: Theorie auf dem Prüfstand der Realität
Involvierte Institutionen:
NCCR PlanetS, Universität Bern: Dr. Holly Capelo
Universität Zürich: Prof. Lucio Mayer

Protoplanetare Scheiben bestehen aus Gas und Staub. Durch Schwerkraft und Verklebungen entstehen daraus Planetesimale – die Vorläufer und Bausteine von Planeten: So zumindest besagen es Theorie und Simulationen. Das Experiment überprüft die Theorie erstmals unter den realen Bedingungen der Schwerelosigkeit.

Sedimentbildung auf Erde, Mond und Mars verstehen
Involvierte Institutionen:
Universität Basel, Prof. Niklaus Kuhn

Das Experiment untersucht, wie sich Sedimente unter unterschiedlichen Schwerkraftbedingungen in Wasser absetzen. Im Fokus stehen die Schwerkraftbedingungen von Mars und Mond sowie Hypergravitation. Die Erkenntnisse sind relevant, um die Sedimentationsprozesse auf der Erde verstehen und Aufnahmen von Gesteinsformationen auf dem Mars richtig zu interpretieren.

Wie die Schwerkraft in den Zellkern gelangt
Involvierte Institutionen:
Dr. Srujana Neelam, University of Wiscosin, Dr. Ye Zhang, NASA Kennedy Space Center, FL, 32899, USA, NASA
Universität Zürich: Dr. Cora Thiel, Dr. Liliana Layer, Jessica Hellein, Prof. Oliver Ullrich

Die Schwerkraft wirkt als eine mechanische Kraft auf die inneren und äußeren Strukturen der Zellen. In diesem Experiment werden Wege und Moleküle untersucht, wie die Schwerkraft-Wirkung in den Zellkern gelangt, dort wo die Gene der Zelle reguliert werden. Dies ist im Zusammenhang mit der Schwerelosigkeit auf Raumflügen von Bedeutung.

Herzmassage in der Schwerelosigkeit
Involvierte Institutionen:
Eurac Research, Institute of Mountain Emergency Medicine: Dr. Alessandro Forti
Helios Klinikum Bad Saarow, Prof. Dr. Olaf Schedler

Unter Schwerelosigkeit bzw. unter Schwerkraftbedingungen wie sie z.B. an Bord der Raumstation ISS herrschen, gestalten sich lebensrettende Herzmassagen bei einem Herzstillstand als anspruchsvoll. Das Experiment testet an einer Übungspuppe ACD-CPR-Instrumente unter Schwerelosigkeit bzw. Schwerkraftbedingungen wie sie auf der Erde, dem Mond und dem Mars herrschen.

Der Code der Schwerkraft
Involvierte Institutionen:
Universität Zürich, Dr. Cora Thiel, Prof. Oliver Ullrich
NASA Kennedy Space Center: Dr. Ye Zhang

Menschliche Zellen passen sich schnell einer veränderten Schwerkraft an. Wie diese Anpassung erfolgt, ist nicht bekannt. Das Experiment untersucht den Zusammenhang zwischen der Schwerkraft und der Regulation der Genfunktion, d.h. welche Moleküle unter veränderter Schwerkraft welche Gene an- oder abschalten und inwiefern diese Reaktion durch die geometrische Lage der Gene codiert ist. Das Wissen um diese Faktoren ist essentiell für die bemannte Raumfahrt.

Funktioniert der zelluläre Notfallschutz bei Sauerstoffmangel auch unter veränderten Schwerkraftbedingungen?
Involvierte Institutionen:
Universität Zürich, Prof. Johannes Vogel, Prof. Max Gassmann

Menschliche und tierische Zellen verfügen über einen Notfallschutz, der bei Sauerstoffmangel sofort aktiviert wird. Dabei erweist sich der Transport von als HIF’s bezeichneten Molekülen vom Zellsaft in den Zellkern als zentral. Das Experiment untersucht, ob und wie dieser überlebenswichtige Prozess auf veränderte Schwerkraftbedingungen reagiert. Das zu wissen, ist essentiell für die bemannte Raumfahrt.

COVID-19: Lebensbedrohliche Überreaktionen des Immunsystems unter Kontrolle bringen
Involvierte Institutionen:
Universität Zürich, Dr. Cora Thiel und Prof. Oliver Ullrich

Aus der Raumfahrtmedizin ist bekannt, dass «Überreaktionen» des Immunsystems in der Schwerelosigkeit abgedämpft sind. Durch ihre bisherige Forschung kennen Ullrich und Thiel bereits mögliche molekulare Wege, wie dieser «gedämpfte», aber dennoch immer noch reaktive Immunstatus, aktiviert wird. Auf der 4th Swiss Parabolic Flight Campaign versuchen die beiden mittels verschiedener bereits zugelassener Medikamente diesen aus der Schwerelosigkeit bekannten Immunstatus in menschlichen Zellkulturen «anzuschalten». Um festzustellen, dass so ein identischer Effekt erreicht wird, werden molekulare Marker als Ergebnis der Medikamenteneffekte anhand der «Anschaltung» durch die Schwerelosigkeit validiert.

Entwicklung eines Lerntools für Studierende
Involvierte Institutionen:
ETH Zürich, Prof. Dr. Jörg Goldhahn, Dominik Hollinger

Bewegungssensoren funktionieren bei Schwerkraftveränderungen unterschiedlich. Im Experiment werden zwei Studenten mit von der ETH entwickelten Bewegungssensoren, Pulsmessband und Videokamera ausgestattet und führen verschiedene Aufgaben im Parabelflug durch. Die gewonnenen Daten werden für ein Lerntool für Studierende genutzt und soll diese dafür sensibilisieren, dass Sensoren unter verschiedenen Bedingungen unterschiedlich funktionieren können. Das Projekt wurde komplett von Studierenden im Rahmen einer Gruppenarbeit geplant und durchgeführt.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Parabelflüge

Der Beitrag Von Dübendorf aus in die Schwerelosigkeit fliegen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA.

Wenn wir an den Klimawandel denken, assoziieren wir häufig schmelzendes Polareis damit. Allerdings ist der Eisverlust nicht nur auf die Polargebiete beschränkt: Einer heute veröffentlichten Studie zufolge haben sich weltweit mehr als 9 Billionen Tonnen Eis seit 1961 verflüssigt und den Meeresspiegel um 27 mm erhöht.

Aktuelle Gletscherstudie: Größte Verluste in Alaska
Das internationale Forschungsteam unter der Leitung der Universität Zürich kombinierte glaziologische Feldbeobachtungen mit geodätischen Satellitenmessungen und berechnete Veränderungen der Eisdicke von 19 Gletscherregionen weltweit.

Ihre Studie zeigt, dass Gletscher zwischen 1961 und 2016 9625 Gigatonnen Eis verloren haben. Die Ergebnisse wurden im renommierten Wissenschaftsmagazin „Nature“ veröffentlicht.

Die größten Verluste an Eis sind zeigen die Gletscher in Alaska auf, gefolgt von Gletschern am Rande des grönländischen Inlandeises und von Gletschern in den südlichen Anden. Signifikante Eisenmengen gingen auch in den Gletschern der kanadischen und russischen Arktis sowie in Svalbard verloren. Die Gletscher in den europäischen Alpen und im Kaukasus sind ebenso von starken Eisverlusten betroffen, leisten wegen ihrer kleinen Fläche allerdings keinen erheblichen Beitrag zum Anstieg des globalen Meeresspiegels.

Das einzige Gebiet, das in den letzten 55 Jahren einen Eisanstieg verzeichnete, ist Südwestasien (auf der Karte als ASW vermerkt). Dort ist eine Zunahme von 119 Gigatonnen Eis zu verzeichnen, während die benachbarten südostasiatischen Länder (ASE) etwa die gleiche Menge, 112 Gigatonnen, an Eis verloren haben.

Rolle der ESA-Klimaschutzinitiative
Die ESA-Klimaschutzinitiative war ebenfalls ein wichtiger Bestandteil der Forschungsarbeit. Dabei handelt es sich um ein Forschungsprogramm, das sich auf die Erstellung globaler Datensätze für die Kernkomponenten des Weltklimas konzentriert, die als essentielle Klimavariablen bekannt sind.

Gemeinsam mit dem ehemaligen GlobGlacier-Projekt der ESA stellte das Gletscherprojekt der Initiative die Umrisse der Gletscher und Informationen über die Veränderungen der Eismasse für Tausende von Einzelgletschern bereit.

Frank Paul, Co-Autor der Studie, erklärt: „Um exakte Berechnungen für die betroffenen Gebiete durchführen zu können, sind Gletscherumrisse unerlässlich. Bisher stammten diese Informationen hauptsächlich von den US-amerikanischen Landsat-Satelliten, deren Daten im Rahmen des ESA-Missionsvertrags mit Drittanbietern an europäische Nutzer geliefert werden.

„So wird in Zukunft insbesondere die Copernicus Sentinel-2 Mission verstärkt zur genauen Überwachung der Gletscherveränderungen beitragen.“

Kombination verschiedener Messmethoden
Die Berechnung digitaler Höhenmodelle, die topografische Details einer Region liefern, erfolgte aus Informationen des JAXA-Sensors ASTER, der bei der US-Mission Terra und der deutschen Mission TanDEM-X zum Einsatz kam. Aufgearbeitet wurden beide Ressourcen im Rahmen der Glaciers Klimawandel-Initiative und anderer Projekte.

Zusammen mit der umfassenden Gletscherdatenbank des World Glacier Monitoring Service konnten die Forscher die Veränderungen der Eisdicke von 19 000 Gletschern weltweit rekonstruieren.

Mit der Kombination dieser Messverfahren und dem neuen umfangreichen Datensatz kann abgeschätzt werden, wie viel Eis in allen Gebirgsregionen seit den 1960er Jahren verloren gegangen ist.

Die glaziologischen Messungen vor Ort liefern jährliche Schwankungen, während mit den Satellitendaten der Gesamteisverlust über mehrere Jahre oder Jahrzehnte bestimmt werden kann.

Studienleiter Michael Zemp von der Universität Zürich erklärt: „Wir können zwar nun klare Informationen darüber liefern, wie viel Eis jede Gletscherregion verloren hat, aber es ist auch wichtig zu beachten, dass der globale Massenverlust von Gletschereis in den letzten 30 Jahren deutlich zugenommen hat. Derzeit verlieren wir jährlich insgesamt 335 Milliarden Tonnen Eis, was einem Anstieg des Meeresspiegels um fast 1 mm pro Jahr entspricht.“

Wichtigkeit langfristiger Beobachtung
Zwar ist die Erwärmung des Ozeans nach wie vor der Hauptgrund für den Anstieg des Meeresspiegels, doch das schmelzende Gletschereis stellt den zweitgrößten Faktor dar.

Dr. Zemp ergänzt: „Wir verlieren jedes Jahr das Dreifache des Volumens des in den europäischen Alpen gelagerten Eises, was etwa 30% des aktuellen Anstiegs des globalen Meeresspiegels ausmacht“.

Der zunehmende Eisverlust aller Gletscher auf der Welt führt letztlich auch zu weniger Wasser für Millionen von Menschen, weniger hydroelektrischer Energie und weniger Wasser für Pflanzen. Sie bewirkt nicht nur den Anstieg des Meeresspiegels, sondern erhöht auch das Risiko anderer Naturgefahren wie z.B. Gletscherseeausbrüche und damit verbundene Murgänge.

Um fundierte Anpassungsentscheidungen zu treffen, ist es sehr wichtig zu wissen, in welchem Tempo die Gletscher langfristig an Masse verlieren. Derartige Informationen sind für internationale Gremien zur Bewertung des Klimawandels, wie beispielsweise dem Intergovernmental Panel on Climate Change, von entscheidender Bedeutung.

Mark Drinkwater, Senior-Berater in der Meeres- und Eisforschungsabteilung der ESA: „Wenn man die sozioökonomischen Folgen bedenkt, ist das Schicksal der Gletscher in einem zukünftigen Klima eine ernstzunehmende Angelegenheit für die ESA“.

„Es ist wichtig, dass wir die bestehenden Überwachungskapazitäten durch die Copernicus Sentinel-Missionen und anderen Missionen der ESA und Drittanbieter aufbauen. Mit ihren Daten können wir eine robuste Klimaperspektive aufbauen, um regionale und jährliche Veränderungen der Gletscher und anderer Teile der Kryosphäre wie Schneedecke, Meereis und Eisschilde aufzuzeigen.“

Der Beitrag Gletscher verlieren neun Billionen Tonnen Eis erschien zuerst auf Raumfahrer.net.