Terminationsereignis: Methan in der Atmosphäre steigt

Terminationsereignis

Diese neuen Daten bereiten Wissenschaftlern Sorgen und zeigen, dass wir wohl mitten in einem Terminationsereignis der Eiszeit stecken! Der Grund sind hohe Methanmengen in der Atmosphäre. Wie konnte es dazu kommen, was bedeutet dieses Terminationsereignis für uns und was können wir dagegen tun?

Woran denkt Ihr, wenn Ihr den Begriff Eiszeit hört? Wahrscheinlich an Manny und Sid aus den witzigen Filmen. Was aber die wenigsten Leute wissen: Wir leben in einer Eiszeit. Richtig gehört, das globale Klima ist im Vergleich zu vergangenen Erdepochen kühl. Denken wir mal an die Dinosaurier-Zeit, in der es viel wärmer war, und die CO2-Level bis zu viermal höher waren und dadurch die Artenvielfalt explodierte.

Heute ist es wesentlich kühler. Aber es ist auch nicht der Peak einer Eiszeit. Vor 20.000 Jahren etwa reichten massive Gletscher bis weit nach Zentraleuropa herein, wie Ihr unten auf der Abbildung seht. Das heißt, man hätte in Mecklenburg-Vorpommern fantastischen Ski-Urlaub machen können. Heute würde man mit seinen Skiern in der Mecklenburgischen Seenplatte baden gehen und daher sprechen viele Wissenschaftler sprechen vom interglazialen Holozän. Eine temporäre Warmphase innerhalb einer größeren Eiszeit.

Europa vor 21000 Jahren (United States Geological Survey)
Europa vor 21000 Jahren (United States Geological Survey)

Das Methan in der Atmosphäre

Doch nun gibt es Hinweise darauf, dass diese Eiszeit ein Ende finden könnte, dass ein sogenanntes Termination-Event, oder auf Deutsch Terminationsereignis im Gange ist. Und das hat etwas mit Methan zu tun. Methan führt ein Schattendasein neben seinem viel öfter erwähnten Bruder CO2. Und das, obwohl Methan eine entscheidende Rolle für das Erdklima spielt. Methan ist sogar ein weitaus stärkeres Treibhausgas, aber seine Besonderheit liegt darin, dass es nur eine relativ kurze Verweildauer in der Atmosphäre besitzt.

Bei Methan sprechen wir von wenigen Jahren im Vergleich zu den Jahrhunderten, die CO2 in der Atmosphäre verweilen kann. Methan ist ein bisschen der krawalligere Bruder von CO2, dem aber schneller die Puste ausgeht. In der Erdgeschichte spielte Methan immer eine wichtige Rolle als Signal dafür, dass eine Eiszeit sich dem Ende zuneigt. Und diese Übergänge, bekannt als „Termination”, wurden immer durch scharfe Anstiege von Methan in der Atmosphäre gekennzeichnet.

Terminationsereignis: Methanlevel steigen an

Da fragt man sich, wie kann man das überhaupt überprüfen, welche Anstiege von welchem Treibhausgas es in der fernen Vergangenheit gab? Antwort: Diese Methan-Erhöhungen sind in Luftblasen in Eisbohrkernen dokumentiert und Geo- und Klimawissenschaftler können so den Übergang von einer eisigen Welt zu einer wärmeren datieren. Und jetzt kommt’s: Schaut euch mal die untenstehende Statistik an. Auswertungen von Daten haben gezeigt, dass seit dem Jahre 2006 die Methanlevel massiv ansteigen.

Anstieg des Methans in der Atmosphäre (NOAA_Nisbet et al.)
Anstieg des Methans in der Atmosphäre (NOAA_Nisbet et al.)

Dieser Anstieg des Methans in der Atmosphäre sieht aus wie bei vergangenen Terminationsereignissen der Erdgeschichte. Und wenn es aufgrund des Methananstiegs aussieht wie ein Terminationsereignis, dann ist es wahrscheinlich ein Terminationsereignis. Der Mensch ist daran nicht unbedingt schuld. Die Wissenschaftler sind sich noch unsicher, wo die Ursache liegt, aber auffällig ist, dass der starke Anstieg erst um das Jahr 2006 herum begann. Das spricht dagegen, dass hier die Aktivitäten der Menschheit der Hauptfaktor sind.

Schauen wir uns mal als Vergleichswert den weltweiten CO2-Ausstoß an, diese Kurve steigt schon seit Mitte des 20. Jahrhunderts massiv an und ab 2006 sehen wir eine leichte Abflachung mit Tendenz zur Plateaubildung. Wenn wir den CO2-Ausstoß als Indikator für menschliche klimarelevante Aktivitäten nehmen, dann sieht es nicht so aus, als könnte dies der Hauptfaktor für den Methananstieg sein. Außerdem wissen wir, dass die menschlichen Methan-Emissionen in den 80er Jahren mit dem Ausbau der Erdgasindustrie stark anstieg und sich bereits in den 90er Jahren wieder stabilisierte. Aber was ist es dann?

Was sorgt dafür, dass die Eiszeit terminiert wird?

Euan Nisbet, emeritierter Professor für Geowissenschaften an der Royal Holloway University of London hat eine Studie über das aktuelle Terminationsereignis veröffentlicht und sagt: „Innerhalb der Terminierung, die Tausende von Jahren dauert, gibt es diese abrupte Phase, die nur wenige Jahrzehnte dauert. Während dieser abrupten Phase steigt das Methan rapide an, und es wird wahrscheinlich von tropischen Feuchtgebieten angetrieben.”

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Auch wenn es noch kontrovers diskutiert wird, scheinen also Feuchtgebiete, vor allem Afrika, die Methanquelle zu sein, die Treiber der Termination. Und warum passiert das? Steigender Niederschlag hat Feuchtgebiete in Afrika feuchter und größer gemacht, während steigende Temperaturen das Pflanzenwachstum gefördert haben, was zu mehr Zersetzungsprozessen und somit zu mehr Methan führt. Im Prinzip also genau die Effekte, die in ihrer Extremform dann zu Bedingungen wie in der Dinosaurierzeit geführt haben.

Auch das Abtauen des Permafrosts in Sibirien, das ja schon mehrere vereiste prähistorische Tierleichname hervorgebracht hat, trägt dazu bei. Und dann ist es ein selbstverstärkender Effekt, durch mehr Methan tauen die Permafrostböden ab und durch das Abtauen der Permafrostböden wiederum entsteht mehr Methan. Euan Nisbet sagt: „Auch wenn die Beweise noch nicht abschließend sind, lohnt es sich, über das Ausmaß einer solchen Klimaverschiebung nachzudenken. In der Vergangenheit haben Terminierungen große Teile der eisigen Tundra auf der Nordhalbkugel in tropische Graslandschaften verwandelt, in denen Flusspferde umherstreifen.”

Auftauender Permafrostboden in Kanada (Boris Radosavljevic _ Wikimedia Commons)
Auftauender Permafrostboden in Kanada (Boris Radosavljevic _ Wikimedia Commons)

Die Veränderung der Klimabedingungen der Feuchtgebiete in Afrika ist natürlich auch bedingt durch den anthropogenen Klimawandel. Aber auch durch andere Prozesse, die wir noch nicht zu 100 Prozent verstehen wie etwa die Milankovic-Zyklen. Die relevante Frage ist jetzt: Was können wir dagegen tun? Gibt es irgendeinen Weg, den Methanausstoß wieder zu verringern?

Ein paar Punkte, an denen man ansetzen könnte, gibt es schon: In der Erdöl- und Erdgasindustrie gibt es oft Lecks, aus denen Methan ausströmt – hier könnte man genauer darauf achten, diese Lecks umgehend abzudichten. Außerdem sind Deponien eine bedeutende Quelle für Methanemissionen. Das Abdecken von Deponien mit Erde oder anderen Materialien kann verhindern, dass Methan in die Atmosphäre gelangt. Die Landwirtschaft mit ihren Viehbeständen ist ein großer Methanproduzent, aber natürlich auch wichtig für die Menschheit.

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In Irland wird etwa gerade diskutiert, in den nächsten Jahren 200.000 Kühe zu schlachten, um die irischen Klimazielen zu erreichen. Unbestreitbar ist, dass das Umbringen von Lebewesen als CO2- und Methan-Emittenten eine Büchse der Pandora ist, die wir tunlichst geschlossen lassen sollten. Der richtige Weg wäre durch fortschrittliche Technologien die Methan-Emission in der Landwirtschaft zu senken. Schauen wir mal, wie sich das Terminationsereignis weiter entwickelt.

Ihr wollt mehr über das Terminationsereignis erfahren? Dann schaut mal in das Video von Astro-Tim rein:

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Außerirdisches Leben: Wird James Webb es endlich entdecken?

Fotoskomposition von einem Alien und dem Teleskop James Webb

Was für eine sensationelle Nachricht: Das James-Webb-Teleskop ist in der Lage außerirdisches Leben zu finden, wie Forscher nun bestätigt haben – und es wird in Kürze einen ganz besonderen Planeten anvisieren. Ob wir bald Alien-Fotos vorliegen haben?

Nachweise von Aliens – das haben sich sicherlich die meisten Leute vom James-Webb-Teleskop erhofft. Daher waren viele enttäuscht, als bei den ersten veröffentlichten Bildern dann von außerirdischem Leben überhaupt keine Rede war. Hinzu kamen dann noch einige Berichte, in denen behauptet wurde, dass das James-Webb-Teleskop nicht in der Lage sei, Leben auf Exoplaneten nachzuweisen. 

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Zahlreiche Exoplaneten in der Nachbarschaft

Nun, das Teleskop kann uns sehr wohl Bilder von Aliens liefern. Die Bausteine für Leben sind überall im Weltraum verteilt. Allein unsere Galaxis enthält laut vielen Astronomen rund 300 Millionen potentiell lebensfreundliche Exoplaneten. Sogar innerhalb unserer galaktischen Nachbarschaft gibt es einige Kandidaten für bewohnbare Exo-Erden. Und erst vor kurzem fand man in einem noch jungen Sonnensystem in dem Material, aus dem sich dort die Planeten bilden, präbiotische Moleküle, also die Grundbausteine für Leben. Die Indizien sprechen also eine klare Sprache: Angesichts der schieren Größe unserer Galaxis muss es irgendwo da draußen außerirdisches Leben geben. Alles was wir tun müssen, ist: es entdecken. Ein Kinderspiel, oder? 

Ganz so einfach ist es leider nicht. Bislang waren selbst die leistungsfähigsten Teleskope mehr schlecht als recht in der Lage, Details über die Atmosphäre von Exoplaneten herauszufinden. Genau in diesen Exo-Atmosphären liegt aber der Schlüssel für die Suche nach außerirdischem Leben. Denn wenn ein Planet Leben beherbergt wie die Erde, dann müssten sich die Auswirkungen dieses Lebens als sogenannte Biosignatur in der Atmosphäre nachweisen lassen. 

Ein Exoplanet, der vor seinem Stern herzieht

James Webb kann Biosignaturen von Planeten aufnehmen

Astronomen haben eine geniale Methode entwickelt, um solche Biosignaturen zu finden: Sie untersuchen nicht direkt den Exoplanet selbst, sondern das Licht seines Sterns. Das Sternenlicht, das mit der Oberfläche oder der Atmosphäre des Exoplaneten in Wechselwirkung tritt und dann Lichtjahre später in ein irdisches Teleskop fällt, kann Hinweise auf Biosignaturen enthalten. Wenn Licht von der Oberfläche eines Materials abprallt oder ein Gas wie etwa in den Exo-Atmosphären durchdringt, bleiben bestimmte Wellenlängen des Lichts eher in der Oberfläche des Gases oder Materials hängen als andere. Dieses selektive Einfangen von Lichtwellenlängen und das unterschiedliche Licht, das dann in euren Augen ankommt, ist der Grund für die unterschiedlichen Farben von Objekten. Nehmen wir ein einfaches Beispiel: Blätter sind meistens grün, weil das in ihnen enthaltene Chlorophyll besonders gut Licht in den roten und blauen Wellenlängen absorbiert. Wenn Licht auf ein Blatt trifft, werden die roten und blauen Wellenlängen absorbiert, so dass hauptsächlich grünes Licht in die Augen zurückgeworfen wird.

Die Farbe grün sehen wir, weil das rote und das blaue Licht vom Blatt absorbiert werden

Mit dieser Methode lässt sich das Vorhandensein bestimmter atmosphärischer Gase erkennen, die mit Leben in Verbindung gebracht werden – wie Sauerstoff oder Methan -, da diese Gase sehr spezifische Signaturen im Licht hinterlassen. So weit, so gut – damit das optimal funktioniert, braucht man aber ein sehr leistungsfähiges Teleskop. Und da kommt James Webb ins Spiel. 

Zu den ersten Amtshandlungen von James Webb gehörte die Analyse der Atmosphäre des Exo-Jupiters WASP-96 B. Das ging bei der Veröffentlichung der ersten Aufnahmen von James Webb etwas unter, da es sich eben nicht um ein Foto im klassischen Sinne handelte, sondern um eine Atmosphärenanalyse. Das Spektrum zeigte das Vorhandensein von Wasser und Wolken, also im Prinzip ein spektakulärer Fund. Doch es ist eher unwahrscheinlich, dass ein so großer und heißer Gasplanet wie WASP-96 B Leben beherbergen könnte. Diese Daten zeigen jedoch, dass James Webb in der Lage ist, schwache chemische Signaturen im Licht von Exoplaneten zu erkennen. 

WASP-96 b Analyse des Exoplaneten
Foto der Analyse des Exoplaneten WASP-96 b

James Webb richtet seine Augen auf TRAPPIST-1

Und jetzt kommt eine wirklich aufregende Nachricht: In den kommenden Monaten wird James Webb seine Spiegel auf TRAPPIST-1e richten, einen möglicherweise bewohnbaren Planeten von der Größe der Erde, der nur 39 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Das TRAPPIST-1-System ist vielleicht der vielversprechendste Ort für außerirdisches Leben, den wir kennen. Es enthält sieben erdähnliche Exoplaneten und wenn James Webb hier genauer hinschaut, ist das vermutlich die größte Chance für die Entdeckung von außerirdischem Leben, die es in der Menschheitsgeschichte jemals gab. 

Trappist-1-System: Wird das James-Webb-Teleskop hier außerirdisches Leben finden?

James Webb ist so leistungsstark, dass es vielleicht sogar Informationen nicht nur über die Atmosphäre von Exoplaneten, sondern sogar über deren Oberfläche gewinnen könnte. Auf der Erde zum Beispiel fangen das Chlorophyll und andere Pigmente, die Pflanzen und Algen für die Photosynthese verwenden, bestimmte Wellenlängen des Lichts ein. Diese Pigmente erzeugen charakteristische Farben, die vor allem mit Hilfe einer empfindlichen Infrarotkamera erkannt werden können. Wie es der Zufall so will, ist James Webb ein Infrarot-Weltraumteleskop. Würde man diese Farbe von der Oberfläche eines fernen Planeten reflektiert sehen, wäre dies ein möglicher Hinweis auf das Vorhandensein von Alien-Chlorophyll. 

James Webb für Exoplanetenforschung stark vorantreiben

Aber: James Webb ist nicht allmächtig. Es kann nach Biosignaturen suchen, indem es Planeten beim Vorbeiziehen an ihren Sternen untersucht und das Sternenlicht einfängt, das durch die Atmosphäre des Planeten gefiltert wird. In speziellen Fällen kann es vielleicht sogar Informationen über die Oberfläche gewinnen. James Webb wurde allerdings nicht primär für die Suche nach Leben konzipiert, so dass das Teleskop nur die näher gelegenen potenziell bewohnbaren Welten unter die Lupe nehmen kann. Es kann auch nur Veränderungen der atmosphärischen Werte von Kohlendioxid, Methan und Wasserdampf feststellen. Bestimmte Kombinationen dieser Gase können auf Leben hindeuten, James Webb ist aber leider nicht in der Lage, das Vorhandensein von ungebundenem Sauerstoff zu erkennen, der das stärkste Signal für Leben wäre. 

Sieht aus wie von einem Exoplaneten: Der Wismut-Kristall

Dieser Kristall sorgt für Farbenspiele in deinem Mineralienregal!

Wenn das gelingen sollte, wenn es in unserem Teil der Milchstraße Leben geben sollte, dann kann das eigentlich nur bedeuten, dass Leben im Kosmos keine Seltenheit ist und dass es von außerirdischen Lebensformen zwischen all den Sternen und Planeten nur so wimmelt. Chris Impey und Daniel Apai, zwei amerikanische Astronomie-Professoren, die auch immenses Potential im James Webb Teleskop bei der Suche nach Leben sehen, schreiben dazu: “Die nächste Generation der Erforschung von Exoplaneten hat das Potential, die Messlatte für die außergewöhnlichen Beweise zu überspringen, die zum Nachweis der Existenz von Leben erforderlich sind. Die ersten Daten des James-Webb-Weltraumteleskops geben uns einen Eindruck von den aufregenden Fortschritten, die uns bald bevorstehen.”

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