Besuch im Sandlabor Die ganze Welt in einem Sandkorn

Sand ist das Geschichtsbuch der Erde, mit ihm blicken Forscher in Vergangenheit und Zukunft unseres Planeten. In Sandlabor der Uni Greifswald versuchen Geowissenschaftler, dem Sediment seine Geheimnisse zu entlocken.
Unter Rotlicht werden Sandproben zur Analyse vorbereitet. Im Sandlabor an der Universität Greifswald untersuchen Geologen das Sediment in abgedunkelten Räumen. Quelle: dpa
Im Sandlabor

Unter Rotlicht werden Sandproben zur Analyse vorbereitet. Im Sandlabor an der Universität Greifswald untersuchen Geologen das Sediment in abgedunkelten Räumen.

(Foto: dpa)

GreifswaldSand ist für Kinder ein kreativer Werkstoff, für die Bauindustrie ein wichtiger Rohstoff – und  für Wissenschaftler ein Geschichtsbuch über die Entwicklung der Erde. „Sand ist für Geowissenschaftler eines der spannendsten Minerale“, sagt der Greifswalder Professor für Physische Geographie, Reinhard Lampe. Denn Sand, vom Berufsverband Deutscher Geowissenschaftler zum Gestein des Jahres 2016 gewählt, konserviert die Zeit, seine Herkunft und seine Geschichte. Forscher können mit ihm in die Vergangenheit schauen und Analogien für die Zukunft ableiten.

Am Institut für Geographie und Geologie der Uni Greifswald haben Wissenschaftler das Geschichtsbuch nun geöffnet. Dort steht seit kurzem das einzige Lumineszenzlabor Norddeutschlands, das zugleich das achte Sandlabor in Deutschland ist. Hermetisch abgeschottet von Sonnenlicht und nur über Schleusen können die Wissenschaftler die Räume betreten. „Schon ein einziger Sonnenstrahl würde ausreichen, die über Jahrtausende im Sandkorn gespeicherten Informationen zu löschen“, erläutert der Geologe Henrik Rother.

Die unbekannte Seite der Berge
Alpamayo, Anden: Der schönste Gipfel der Erde
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Mit einer Höhe von 5947 Metern ist der Alpamayo in der peruanischen Cordillera Blanca nicht der höchste Berg Südamerikas oder gar der Welt – angesichts seines nahezu perfekten Trapezes aus Fels, Eis und Schnee aber sicherlich einer der schönsten Gipfel der Erde. Die Gletscher in diesem Teil der Anden sind allerdings gefährdet, denn steigende Temperaturen lassen sie hier wie in vielen Teilen der Erde schmelzen.

Für die Menschen an der trockenen peruanischen Küste hätte dies gravierende Folgen, denn das Eis bildet eines ihrer wichtigsten Trinkwasserreservoirs: Millionen Menschen hängen davon ab. Erstmals bezwungen wurde der Gipfel übrigens im Jahr 1957 durch eine deutsche Seilschaft. (Foto: dpa)

Mount Everest, Himalaja: Die höchste Müllkippe der Erde
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Natürlich ist der Mount Everest der höchste Berg der Erde – wenn man den Meeresspiegel als Basis nimmt: Mit 8848 Metern überragt er jeden anderen Gipfel. Alle Achttausender sind durch den Zusammenprall zwischen der Indischen und der Eurasischen Platte im Himalaja und dem angrenzenden Karakorum entstanden.

Heute ist der Mount Everest das Traumziel der meisten Bergsteigerinnen und Bergsteiger, was vor Ort mittlerweile eine ziemliche Umweltverschmutzung verursacht: Die Kletterer hinterlassen zu viele Abfälle und Exkremente. Kein Problem stellt diese Höhe übrigens für asiatische Streifengänse dar – sie wurden beim Überqueren des Himalajas schon in 9000 Meter Höhe gesichtet.

Chimborazo, Anden: Auch ein höchster Berg der Erde
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Der Chimborazo in Ecuador galt mit seinen 6310 Metern über dem Meeresspiegel bis Mitte des 19. Jahrhunderts tatsächlich als der höchste Punkt der Welt – bis die Messungen von George Everest im Himalaja den Nachweis erbrachten, dass es im heutigen "Dach der Welt" im Himalaja gleich mehrere Gipfel jenseits der achttausend Meter gibt. Selbst in der Neuen Welt lief ihm der Vulkan Aconcagua in Argentinien mit 6962 Metern den Rang ab.

Doch der Chimborazo trug seinen Ruf dennoch zu Recht: An keinem Punkt der Erde ist die Distanz zwischen dem absoluten Erdmittelpunkt und dem Gipfelkreuz größer als hier. Denn der Blaue Planet ist keine perfekte Kugel, sondern ein unregelmäßig geformtes Geoid – er ist deshalb an den Polen flacher als am Äquator und gleicht auch sonst eher einer zerknautschten Kartoffel. Mit 6384,6 Kilometer Entfernung überragt der Vulkan Chimborazo deshalb bei dieser Betrachtungsweise den Mount Everest (6382,4 Kilometer) um mehr als zwei Kilometer. (Foto: dpa)

Annapurna, Himalaja: Der gefährlichste Berg der Erde
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Jeder dritte Bergsteiger bezahlt den Versuch der Besteigung mit dem Tod: Die Annapurna gilt als der gefährlichste Achttausender der Erde – bis 2012 starben von 191 Kletterern 61 am Berg. Vor allem der Aufstieg über die Südflanke gilt als eine der schwierigsten Kletterrouten weltweit.

Im Oktober 2014 kosteten schwere Schneestürme mindestens 39 Menschen am Massiv das Leben; es war eines der verheerendsten Trekkingunglücke in Nepal. Mit 8091 Metern über dem Meer ist Annapurna I Main der zehnthöchste Gipfel der Erde. Die Region rund um das Massiv steht wegen ihres Artenreichtums unter Naturschutz und bildet das größte Reservat Nepals. (Foto: Wikipedia/Arite/CC BY-SA 3.0)

Sierra Nevada de Santa Marta, Kolumbien: Gebirge mit bewegter Geschichte
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In weniger als 50 Kilometern geht es in Kolumbien von der heißen Karibikküste hinauf ins ewige Eis des Pico Cristóbal Colón, des höchsten Bergs Kolumbiens. Er ragt in der Sierra Nevada de Santa Marta empor, die ihrerseits das höchste Küstengebirge der Welt ist. Doch der Berg lag nicht immer an der Nordseite Südamerikas – er hat eine bewegte Geschichte hinter sich. Die Plattentektonik ließ dieses Gesteinspaket während der letzten 170 Millionen Jahre über 2200 Kilometer aus dem heutigen Peru in den Nordosten Kolumbiens driften.

Auf diesem Weg hat sich die Sierra Nevada de Santa Marta im Uhrzeigersinn gedreht, bevor sich ihr Plattenbruchstück in den südamerikanischen Kontinent eingefügt hat. Dadurch entstand gleichzeitig ein völlig neues Becken, welches das Gebirge heute von den Anden isoliert. Insgesamt ist das Gebirge sogar noch älter, denn einige der Gesteine weisen ein Alter von über einer Milliarde Jahren auf und wurden mehrfach gehoben. Wegen der abgeschiedenen Lage und der zahlreichen ökologischen Nischen gilt die Region auch als eines der artenreichsten Gebiete der Welt. (Foto: Wikipedia/Gemeinfrei)

Gamburtsew-Gebirge, Antarktis: Versteckt unter dem Eis
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Eine der größten Gebirgsketten der Erde ist an der Oberfläche nicht sichtbar – obwohl sie auf dem Festland emporragt. Doch die Gamburtsews verbergen sich unter dem kilometerdicken Eisschild der Antarktis. Bis zu 3400 Meter hoch sind manche der Berge, doch liegen darüber noch mehrere hundert oder tausend Meter dicke Gletscher, die den direkten Blick verhindern. Deshalb wurde es erst vor einem halben Jahrhundert überhaupt entdeckt.

Seit wenigen Jahren wird daran auch intensiver geforscht. Radaraufnahmen enthüllten beispielsweise das schroffe Relief des Gamburtsew-Gebirges, was Geologen völlig überraschte: Die Gletscher hätten die Grate und Täler glatt hobeln und abrunden müssen. Stattdessen hat das Eis steile Berge tatsächlich konserviert – ein fester Panzer aus Gefrorenem schirmt das Gestein vom restlichen, sich bewegenden Gletscher ab. (Foto: Columbia University/Lamont Doherty Earth Observatory)

Kilimandscharo, Tansania: Bald ohne Eis und Schnee?
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Schnee am Kilimandscharo – als Ernest Hemingway seine Kurzgeschichte 1936 erstmalig veröffentlichte, zierte tatsächlich noch ein großflächiger Gletscher den Gipfel des Vulkans. Doch seit der Erstbesteigung 1889 schrumpfte die eisbedeckte Fläche am Kibo, dem mit 5895 Metern höchsten Punkt des Kilimandscharos, von rund 20 auf weniger als zwei Quadratkilometer. Lange hatten Klimaforscher die Erderwärmung im Verdacht, diesen Schwund zu verursachen, doch mittlerweile scheint es so, als sei eher mangelnder Niederschlag die Ursache.

Der Berg erzeugt einen Teil seiner Regen und Schneefälle selbst, indem die dichten Bergwälder an seinen Hängen Luftfeuchtigkeit abgeben. Aus den entstehenden Wolken schneit es dann mitunter in den Gipfellagen. Die fortschreitende Abholzung stört diesen Wasserkreislauf jedoch und verhindert so Nachschub für das Eis. Prinzipiell nahmen die Niederschläge in der Region schon seit Ende des 19. Jahrhunderts großflächig ab, weshalb der Gletscherschwund bereits früh einsetzte: Die Sublimation – also der direkte Übergang von Eis zu Wasserdampf – übersteigt die Schneezufuhr nun bereits über Jahrzehnte.

Rother, Juniorprofessor für Quartärgeologie, hat am Kliff von Glowe auf der Insel Rügen mit einem Rohrzylinder Sandproben genommen, die er nun in dem von rotem Licht durchfluteten Raum zur Analyse in einem Lumineszenzreader vorbereitet.

Der Sand wird gewaschen. Danach trennt Rother die Quarzkörner von anderen Sandbestandteilen und schiebt die Proben in den Abzug, wo Flusssäure die verunreinigte Schale der 0,1 bis 0,2 Millimeter großen Quarzkörner abätzt. Dann kommen die aufbereiteten Körner in den Lumineszenzreader, die „Sanduhr“, wie Rother das Messgerät bezeichnet.

Bei anorganischen Materialien wie Gesteinen versagen probate Mittel zur Alterbestimmung wie die auf Kohlenstoff beruhende C14-Methode. Da hilft die optisch stimulierte Lumineszenzdatierung (OSL) im Sandlabor. „Aus dem Eiszeitalter – eine erdzeitliche Epoche, die vor allem für den Ostseeraum interessant ist – gibt es zudem kaum organische Proben, die für die C14-Methode notwendig sind“, erklärt der Professor.

Bei der optisch stimulierten Lumineszenzdatierung im Greifswalder Sandlabor wird ein Lichtsignal gemessen, das durch die natürliche Radioaktivität entsteht, die der Boden über die Jahrtausende an die winzigen Quarz- und Feldspatkörnchen abgegeben hat. Die OSL sei damit die einzige Methode, sicher in das Zeitfenster der letzten Eiszeit und darüber hinaus blicken zu können, sagt Rother. Bis zu 200.000 Jahre alte Informationen können so aus dem Sand gewonnen werden.

Wo lag das Sandkorn vor 5000 Jahren?
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