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Rubrik: Tagesberichte
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Publiziert: 11.07.2007 06:00

Neue Analysemethode von Eisbohrkernen
Als Grönland grün war

Vor fast einer Million Jahren war Grönland ein wirklich grünes Land, auf dem ein artenreicher Nadelwald wuchs. Das zeigen Eisbohrkerne vom mehr als zwei Kilometer dicken grönländischen Eisschild, welche die ältesten je datierten Aminosäuren und DNS von Pflanzen und Tieren enthalten. ETH-Forscher bestimmten mit einer neuen Methode das Alter der tiefsten Proben in zwei Eisbohrkernen.

Peter Rüegg

Von wegen grün: Ein dicker Eispanzer bedeckt heute den Grossteil von Grönland, und die eisfreie Küstenregion ist auch nicht gerade mit einer üppigen Flora gesegnet. Das war nicht immer so. Ein internationales Forscherteam hat anhand von fossiler DNS aus Eisbohrkernen festgestellt, dass irgendwann zwischen 800'000 und 450'000 Jahren vor unserer Zeit die Südhälfte Grönlands von einem ziemlich artenreichen nordischen Nadelwald bestockt war. Diese Erkenntnisse wurden am Freitag in Science veröffentlicht (1).

Halboffener Wald mit reicher Insektenfauna

So konnten die Forscher anhand von DNS- und Aminosäuren-Resten, die sie in den untersten Schichten von Eisbohrkernen gefunden haben, die Pflanzen bestimmen, die einst Grönland besiedelten. Wo heute ein zwei Kilometer dicker Eisschild kein höheres Leben zulässt, wuchsen einst Erlen, Fichten, Kiefern und Eiben. An Krautpflanzen gediehen verschiedene Astern, Schmetterlingsblütler und Gräser. Die Wissenschaftler vermuten deshalb, dass damals ein halb offener, Licht durchfluteter Wald bestanden haben muss, der Lebensraum von vielen Käfern, Fliegen, Spinnen und Schmetterlingen war.

Die Pflanzenvielfalt lässt auch auf die Temperaturen dieser Zeit schliessen. Die Juli-Mittelwerte mussten grösser als 10C gewesen sein, die Durchschnittswerte im Winter durften -17C nicht unterschritten haben. Diese Temperaturbereiche markieren nämlich das Vorkommen des borealen Nadelwalds respektive dasjenige der Eibe.

Eis bewegte sich nicht vom Fleck

Für die Forschung wesentlich ist, dass das Eis solche biologischen Moleküle als Mikrofossilien über hunderttausende von Jahren konservieren kann. Bei der gefundenen Erbsubstanz handelte es sich um die älteste je datierte DNS. Besonders ergiebig waren diesbezüglich die untersten 25 Meter eines Eisbohrkerns vom Standort Dye 3 aus dem südlichen Zentralgrönland. Das basale Eis hat sich an diesem Ort in den Jahrentausenden kaum vom Fleck bewegt, so dass die Forscherinnen und Forscher davon ausgehen können, dass die gefundenen Pflanzen tatsächlich dort gewachsen sein mussten.


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Einst ein blühendes Land: Das Forschungscamp Grip auf Grönland steht heute in unwirtlicher Umgebung auf einem dicken Eispanzer. gross

Eisdatierung an der ETH

Einen wesentlichen Beitrag zur Datierung der tiefen Eisproben hat das Labor für Ionenstrahlphysik der ETH Zürich (2) geleistet. Dazu haben Vasily Alfimov und Marcus Christl zusammen mit Juerg Beer von der Eawag die Menge der radioaktiven Isotope von Beryllium und Chlor, die im Eis eingeschlossen waren, gemessen. „Die Radionuklide Chlor-36 und Beryllium-10 entstehen in der Atmosphäre und ‚regnen’ von dort mit einem bekannten Verhältnis auf uns herab“, sagt Christl. Neben dem konstanten Produktionsverhältnis ist auch die Halbwertszeit der beiden Isotope bekannt.

Um das Alter von Eis zu bestimmen, messen die Wissenschaftler das Verhältnis von Beryllium-10 zu Chlor-36 in verschiedenen Tiefen des Kerns. Da dieses Verhältnis nicht von Schwankungen der Depositionsrate oder anderen lokalen Faktoren abhängt, sollte es lediglich vom radioaktiven Zerfall beeinflusst sein. Je grösser dieses Verhältnis ist, desto älter ist das Eis, weil Chlor-36 schneller zerfällt als Beryllium-10. „Unsere Methode ist noch nicht etabliert“, betont Christl. Man habe sie bei der Untersuchung dieser Eisbohrkerne zum ersten Mal erfolgreich benutzt. Sie habe aber hierfür ein grosses Potenzial.

Methode weiterentwickeln

Mit einer Spanne von 200'000 bis 800'000 Jahre lieferte die Be-10/Cl-36-Methode immerhin die engsten Grenzen für das Alter der Bohrkerne. Auf eine einzige Methode konnte sich das Forscherteam jedoch nicht verlassen und benutzte insgesamt vier verschiedene. Alle zeigten ähnliche Werte. Damit konnten sie die eisfreie Epoche des südlichen Grönlands auf eine Zeit irgendwann vor 800'000 bis 450'000 Jahren vor heute eingrenzen.

Die Forscher hoffen nun, ihre Methoden zur Datierung von Eisbohrkernen im grösseren Stil anwenden zu können, um aus diesen Archiven Umweltbedingungen, Klima und Ökologie von längst vergangenen Zeiten zu rekonstruieren.


Fussnoten:
(1) Willerslev, Eske et al. (2007) Ancient Biomolecules from Deep Ice Cores reveal a forested Southern Greenland, Science, 6. Juli 2007: Vol. 317. no. 5834, pp. 111 - 114; DOI: 10.1126/science.1141758
(2) Institut für Teilchenphysik: www.ipp.phys.ethz.ch/aboutus/



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