Feb21

Nur wenige Tage in der zweiten Februarhälfte zeigt sich der “Horsetail Fall” im kalifornischen Yosemite-Nationalpark. Was hier glüht ist nicht etwa heissflüssige Lava sondern “nur” Wasser – ein Spektakel, das seinesgleichen sucht.

Horesetail Fall Yosemite National Park

Riesige Granitkuppen, die sich über tiefen Tälern erheben, Jahrhunderte alte Mammutbäume und ein 480 Meter hoher Wasserfall am östlichen Felsrand des Monolithen “El Capitan”  ziehen immer mehr Naturschaulustige und Fotografen an.

Im Yosemite Park gibt es viele Wasserfälle; die besondere Lage des “Horsetail Fall” jedoch ist es, welche das Naturwunder hervorbringt. Die meisten anderen Wasserfälle fliessen nicht von einer hohen, offenen Klippe, sondern in einer Nische oder einer Schlucht. Während des Sonnenuntergangs leuchtet das klare Wasser für wenige Minuten feuerrot und wirkt dann wie Lava.

Erstmals wurde das Phänomen 1973 vom Naturfotografen Galen Rowell festgehalten.

>> “Horsetail Fall” – Das Naturspektakel

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Feb14

Auf Spitzbergen zwischen dem 76. und 81. Breitengrad liegt ein berühmtes Geotop. Es liegt nördlicher als Alaska und als die meisten kanadischen Nordpolarinseln und wäre nicht der milde Golfstrom, wäre das Gebiet permanent unter Eis.

Die Südküste des Isfjords zwischen Kapp Linné und dem Grønfjord ist geologisch sehr interessant und unter der Bezeichnung “Festningen-Profil” bekannt. Auf einer Strecke von weniger als 10 km steht eine vom Grundgebirge bis ins Alttertiär reichende Schichtfolge an. Die Sedimentschichten wurden während der alpidischen Phase im Alttertiär hochgestellt, so dass sie hier mehr oder weniger senkrecht stehen, was einen Spaziergang durch 300 Millionen Jahre Erdgeschichte in wenigen Stunden möglich macht.

Kapp Linné selbst befindet sich im Bereich des metamorphen Grundgebirges, mit Phylliten und Quarziten. Weiter östlich überschreitet man dann die Grenze Grund- Deckengebirge und kommt in die karbonischen Konglomerate. Auffällig ist ein N-S verlaufender Gebirgszug weiter östlich, der aus steilstehenden, sehr harten permischen Karbonaten besteht. Diese bilden das Kapp Starostin, eine in den Isfjord hineinlaufende Landspitze. Die Karbonate sind sehr fossilreich. Östlich des Kapps Starostin beginnt das Mesozoikum. Die Gesteinsformationen decken fast lückenlos einen Sedimentationszeitraum von der Kreide bis in die Neuzeit ab, die Ablagerungen stammen aus ehemaligen Fluss- und Delta Landschaften, ähnlich dem Mississippi-Delta. So sind sie denn fossilienreich und konservierten auch Dinosaurier Abdrücke, die unterdessen wieder durch Erosion im Meer verschwunden sind. Den Geologen dient diese fast lückenlose Gesteinsabfolge als Referenzprofil. Bemerkenswert ist der Festningen-Sandstein, eine senkrecht stehende Schicht, die der Küste als kleine, langezogene Insel vorgelagert ist. Nicht umsonst wird diese Insel Festningen oder die Festung genannt (siehe Foto).

Festningen: steilgestellte Schichten aus quarzitischen Sandsteinen Die steilgestellten Mesozoischen Schichten ziehen vom Festland auf die Insel

Die Festningen Klippe: sie besteht aus einer Sequenz harten Quarzsandsteins

Karte des Spitzbergen Archipels
Der Spitzbergen Archipel, ein Mekka für Geologen.

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Feb07

Unter den vielen bemerkenswerten Aspekten der Antarktis ist das Vorhandensein echter Wüstengebiete mit der grössten im südlichen Victorialand zu erwähnen. Dieses sehr kalte und öde Land, das von eisigen und trockenen Stürmen gepeitscht wird, entspricht wahrscheinlich am ehesten den Verhältnissen auf dem Mars. Das Land weist keinerlei Zeichen von Leben auf. Trotzdem gibt es hier Leben, allerdings nur im Innern des Gesteins.

In mikroskopisch kleinen Hohlräumen bilden winzige Lebewesen reichhaltige Gemeinschaften. Diese endolithische Lebensweise findet man nur bei Mikroorganismen, also Bakterien und Archaeen und einigen Flechten.

Endolithische_Verrucaria

Endolithische Flechte© CC BY-SA

Endolithe leben meist lithotroph und gewinnen ihre zum Leben notwendige Energie aus der Umwandlung anorganischer Verbindungen, zum Beispiel aus Schwefel-, Eisen- und Manganverbindungen, aber auch aus Uran-  und Arsen-Mineralen. Es existieren zudem phototrophe, also Photosynthese betreibende Endolithe. Dies ist kein Widerspruch, denn Sonnenlicht kann in bestimmten Gesteinen bis zu mehreren Millimetern tief eindringen. Besonders Quarzkristalle z. B. im Granit oder Sandstein ermöglichen eine Photosynthese. Die häufigsten phototrophen Endolithe sind einige Flechten, aber auch Cyanobakterien wie Chroococcidiopsis. In der obersten Gesteinsschicht sind die Mikroorganismen an eine hohe Lichtintensität angepasst, während die darunter befindlichen in tiefer Dunkelheit bleiben.

chroococcidiopsis

Das Cyanobakterium Chroococcidiopsis thermalis

Wie können Lebewesen in einer so extremen und lebensfeindlichen Umgebung, wie sie die antarktische Wüste darstellt, überleben? Der Schlüssel ist die Sonne, welche das Gestein bis auf Temperaturen über dem Gefrierpunkt erwärmt. Der Zeitraum des aktiven Lebens beschränkt sich dann allerdings auf wenige Stunden pro Tag in der wärmsten Zeit des Sommers; in der übrigen Zeit sind die Organismen eingefroren und untätig.

Es gibt Anzeichen dafür, dass in der frühen Geschichte des Mars Wasser und vielleicht sogar eine Atmosphäre vorhanden waren. So ist auch denkbar, dass während dieser Zeit primitives Leben auftrat. Später, als der Mars sein Wasser und seine Atmosphäre verlor, könnten sich die Organismen in mikroskopisch kleine Räume innerhalb des Gesteins verzogen haben. Wenn dies der Fall gewesen wäre, hätten diese Mikroorganismen Spuren hinterlassen.

Die heute in der antarktischen Wüste vorkommenden Lebewesen könnten ein Modell für den Mars sein.

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Jan31

Der Antarktische Eisschild ist eine der beiden polaren Eiskappen. Er ist die grösste Eismasse der Erde und bedeckt den antarktischen Kontinent fast vollständig. Die Fläche des Eisschildes wird auf 14 Millionen Quadratkilometer und das Eisvolumen auf 26 Millionen Kubikkilometer geschätzt. Für die durchschnittliche Eisdicke wird ein Wert von 2 km angenommen, die maximale Eisdicke wurde mit 4776 Metern in Adélieland gemessen.

Die Antarktis  Grössenvergleich: Europe überlagert Antarktis

v.l.n.r.: Die Antarktis; Grössenvergleich Europa -Antarktis

Schlittenhunde gegen Motorschlitten

Die Forscher Roald Amundsen und Robert Falcon Scott brachen fast gleichzeitig auf, um sich auf den Weg in Richtung Südpol zu machen. Warum war Amundsen schneller am Ziel? Amundsen lebte lange Zeit bei den Inuit, den Ureinwohnern der Arktis, und lernte die wichtigsten Dinge, die man in dieser Landschaft zum Überleben benötigt. Auf Grund dieser Erfahrung nahm er Schlittenhunde, die seine Schlitten, die Ausrüstung und den Proviant zogen; eine gute Idee, wie sich herausstellen sollte.
Robert Scott dachte, dass der norwegische Forscher sich auf dem Weg zum Nordpol befand. Der hatte aber mittlerweile seine Pläne geändert. Obwohl Scott schon Erfahrungen in der Antarktis gesammelt hatte, setzte er auf eine Art Motorschlitten. Sie hielten der Kälte der Antarktis jedoch nicht stand. Auch die mitgeführten Ponys waren dem Eis und Schnee nicht gewachsen.

Amudens Antarktik Expedition 1911 Kapitän Scott

v.l.n.r.: 1911 – Amundsens Antarktik Expedition mit Schlittenhunden; Kapitän Scott der einen Monat später das Ziel erreicht hatte.

Die Befürchtungen Scotts bewahrheiteten sich. Als er am 18. Januar 1912 die norwegische Flagge am Südpol wehen sah, konnte er sich nicht freuen es ebenfalls geschafft zu haben; er war “nur” zweiter. Am 14. Dezember 1911 nämlich hatte der Norweger Roald Amundsen als erster Mensch den Südpol erreicht.

Die Expeditionsrouten von Amundsen und Scott

Auf dem entbehrungsreichen Gewaltmarsch durch die Eiswüste der Antarktis hatten Amundsen und seine Mannschaft schier Übermenschliches geleistet: 1500 Kilometer in 56 Tagen bei orkanartigen Schneestürmen und eisigen Temperaturen.

Scott und dem kleinen Rest seiner Mannschaft machte der Rückweg schwer zu schaffen. 1300 Kilometer Weg lagen vor ihnen; keiner sollte diesen Marsch überleben.

>> Der Wettlauf zum Südpol

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Jan24

Griechische Astronomen stellten fest, dass hoch über dem letzten Norden ein Sternbild schimmerte: Das Sternbild des Bären, griechisch arktos. Das Land im hohen Norden unter dem Sternbild des Bären wurde deshalb Arktis genannt. Nach griechischer Auffassung musste auf der südlichen Halbkugel aus Gründen der Symmetrie ein Gegensternbild flimmern, ein Ant-arktosebenfalls über Eis und Schnee.

Antarktis_lizenzfrei

Antarktis

Seit der Zeit des Aristoteles haben die Menschen eine vage Vorstellung von der Antarktis. Sie ist eine mächtige, sagenhafte Phantasiewelt, unnahbar und geheimnisvoll und regte die Einbildungskraft der Menschen übermässig an.

Auf den ältesten Landkarten der südlichen Hemisphäre, die von Orontius und Mercator im 16. Jahrhundert angefertigt wurden, wird das Vorhandensein eines grossen Südkontinents – Terra Australis Incognita – postuliert, wenn auch eine solche Landmasse nie gesichtet worden war. Tatsächlich war der südliche Ozean bis zum Jahr 1700 von keinem Schiff befahren worden. James Cook’s Entdeckungsfahrten im achtzehnten Jahrhundert, die ersten, bei welchen der südliche Polarkreis überquert wurde, beendeten für immer den Traum von einem reichen südlichen Gebiet mit gemässigtem Klima, das von mythologischen Geschöpfen und Völkern bewohnt wird. Seine Berichte über die reiche Fauna im südlichen Eismeer führte zur Entwicklung der Robben- und Walfangindustrie und dadurch zu den darauffolgenden Erkenntnissen über die Verletzlichkeit der Umwelt unseres Planeten, durch die die Wissenschaft im zwanzigsten Jahrhundert so viel lernte.

Wie enstand die Antarktis?

Die Antarktis war nicht immer ein vereister Kontinent – vor 70 Millionen Jahren war das Klima wahrscheinlich subtropisch, das Land von Wäldern bedeckt und von Tieren bevölkert. Heute wird angenommen, dass Antarktika den Kern des Superkontinenten Gondwana bildete, der Südamerika, Australasia, Ozeanien und Indien einschloss.

Das Auseinanderbrechen von Gondwana:

Vor 280 Millionen Jahren: Die Antarktis war Teil von Gondwanaland. Der Superkontinent begann nach Norden zu wandern.
Vor 140 Millionen Jahren:  Von Gondwanaland trennten sich Südamerika und Afrika und der Südatlantik begann sich zu öffnen.
Vor 60 Millionen Jahre: Nun beginnen sich Australien und Antarktika langsam zu trennen.

Ein unerwartetes Resultat lieferte die jüngste Reise des Forschungsschiffes Glomar Challenger, mit der die Verbindung der Antarktis zu Südamerika, die Wanderung des Kontinents und die Frühentwicklung des Südatlantiks erforscht werden sollte. Am Rande der Antarktis fand man ein Bruchstück eines versunkenen Kontinents, das vor 150 Millionen Jahren zur heutigen Südostküste Südafrikas hinpasste. Damit fand man das “Stück” der noch bestehenden Lücke in der Rekonstruktion des Superkontinents.

 

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Jan17

Das Ausmass des Abschmelzens eines Gletschers kann nicht direkt mit steigenden Temperaturen in Beziehung gesetzt werden. Es kann sich bei höheren Temperaturen bis zu einem bestimmten Grad sogar besser Gletschereis bilden als in extrem kalten Gegenden, wie wir aus dem letzten Beitrag wissen.

Gletscher wachsen und schmelzen

Für die Entwicklung eines Gletschers, d. h. ob er wächst, schmilzt oder gleich bleibt, sind nebst Hangneigung und Bodenbeschaffenheit vor allem die Niederschlagsmengen wichtig. Damit ein Gletscher entsteht und wächst, muss mehr Schnee fallen als abschmilzt, verdunstet oder vom Wind abgetragen wird. Man spricht deswegen vom Massenhaushalt eines Gletschers.

Für die positive Massenbilanz, bei welcher der Gletscher mindestens seine Grösse hält, ist vor allem die Witterung in der Abschmelzperiode wichtig. In der Regel führen kühle und niederschlagsreiche Sommer zu einem Massenzuwachs.

Ein Gletscher verliert an Masse

Gletscher schmelzen nicht nur durch äussere Einwirkung bei Sonnen- bzw. Wärmeeinstrahlung, sondern auch durch innere Kräfte, nämlich durch die Last und den Druck der Eismassen, die den Schmelzpunkt des Eises am Gletscherfuss verringern. So fliesst denn Schmelzwasser nicht nur an der Oberfläche ab, sondern auch subglazial unter dem Gletscher hindurch bis zur Gletscherzunge.

Gletscher beim Kalben

Ein Gletscher beim Kalben

Auch beim sogenannten Kalben eines Gletschers, der ins Meer mündet und bei dem Brocken abbrechen, die als Eisberge im Meer treiben, verringert sich die Masse. Besonders gefährdet sind Gletscher auf Hochplateaus, wo der Wind so viel Schnee wegfegt und sich nur schlecht Schnee ansammeln kann aus dem Gletschereis entstehen würde.
Wenn durch diese Verluste die Massenbilanz dauerhaft negativ ist, kann von einer Gletscherschmelze, bzw. Abschmelzen eines Gletschers gesprochen werden.

Gletscherschmelze durch Russ und Staub

Gletscher reflektieren normalerweise fast 90 % des Sonnenlichts. Verschmutzte Gletscher hingegen absorbieren die Sonnenstrahlung, d. h. sie nehmen Sonnenenergie auf, die in Wärme umgewandelt wird. Die Verschmutzung des Gletschereises entsteht durch Russ und Staub, also mit all dem, was Industrie oder Privathaushalte verfeuern und so fördert verunreinigtes Eis die Gletscherschmelze deutlich.

Reflektion bei verschmutzem Eis

Im Himalaya beispielsweise scheinen einige Gletscher zu wachsen, andere schmelzen dramatisch ab. So soll die Russ-Konzentration im Eis des Mount Everest im Jahr 2000 dreimal so hoch sein wie vor 1975. Die wachsenden Gletscher des Karakorums hingegen werden vom Schutt vor Sonneneinstrahlung geschützt.

Ob ein Gletscher schmilzt oder wächst, hängt also von einem sehr komplexen Zusammenspiel verschiedenster Faktoren ab: (Sommer-)Witterung, Hangneigung, Umgebungs- und Bodenbeschaffenheit, Russ, Schutt, Sonneneinstrahlung, Windstärke und Windrichtung, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, schneeiger und nicht-schneeiger Niederschlag, Höhenlage der Schneegrenze. Alle diese Faktoren wirken auf die Massenbilanz eines Gletschers.

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Jan10

Gletscher haben mit ihrer Kraft die Landschaften unseres Planeten mitgestaltet. Sie sind für viele Täler, Seen und Hügel verantwortlich und sind gigantische Süsswasserspeicher.

Santa Cruz-Perito Moreno Gletscher; © Mariano Cecowski, CC BY-SA 3.0

Der Perito Moreno Gletscher in Argentinien; © Mariano Cecowski, CC BY-SA 3.0

Wie Gletscher entstehen

Gletscher entstehen dann, wenn mehr Schnee fällt als verdunstet oder abtaut. Es sind keine besonders kalten Winter erforderlich, denn bei mildem Frost kann die Luft mehr Wasserdampf enthalten und daher stärkere Schneefälle als bei tieferen Temperaturen hervorbringen. Die Quantität des Schneeüberschusses ist weniger wichtig als die Qualität, sie entscheidet lediglich wie schnell sich der Gletscher entwickelt. Fallen auf den bereits vorhandenen Schnee weitere Niederschläge, werden die unteren Schneeschichten durch Metamorphose immer weiter zusammengedrückt.

Gletscher Entstehung

Entstehung von Eis

Die Metamorphose des Schnees zu Gletschereis vollzieht sich in mehreren Stadien. Beim frisch gefallenen Schnee schmelzen als erstes die Spitzen der sternförmigen Kristalle, wodurch der Schnee körnig wird. Hierbei wird die Schneemasse dichter und gleichzeitig fester. Der Druck des sich auflagernden Neuschnees trägt zur Verwandlung bei. Wenn dieser Vorgang mehrere Jahre angehalten hat, verfestigt sich dieser körnige Schnee zu Firn. Durch den Druck der darüber liegenden jüngeren Schneemassen kristallisieren sich die Firnkörner zu einem festen Gefüge von Gletschereis.  Ab einer bestimmten Mächtigkeit beginnt der Gletscher durch seine Schwerkraft zu fliessen.

Unterschiedliche Phasen der Vergletscherung

Immer wieder gab es Phasen im Laufe der Erdgeschichte, in denen das globale Klima für eine gewisse Dauer verhältnismässig kalt oder warm war. Die Eiszeiten sind im Vergleich zu den Warmzeiten kurz. Es gab, je nach Definition, etwa vier bis sieben Eiszeitalter, die das Bild der Erde prägten.

Eiszeitalter sind Zeitabschnitte der Erdgeschichte, in denen mindestens ein Pol der Erde vergletschert ist, oder wenn in der nördlichen und südlichen Hemisphäre ausgedehnte Vergletscherungen vorherrschen.

Nach der ersten Definition befindet sich die Erde seit etwa 30 Millionen Jahren im aktuellen Känozoischen Eiszeitalter, da seit dieser Zeit die Antarktis vergletschert ist. Nach der zweiten, engeren Definition begann die derzeitige, bis heute andauernde Eiszeit erst vor etwa 2’7 Millionen Jahren, als auch die Arktis vergletscherte. Sie entspräche damit annähernd dem geologischen Zeitabschnitt Quartär.

Eine gewaltige Eiszeit beherrschte die Erde vor rund 2’3 Milliarden Jahren im Paläoproterozoikum. Später, vor circa 250 Millionen Jahren im Paläozoikum, kam es wieder zu einer starken weltweiten Vergletscherung und die letzte Eiszeit des Känozoikums hält immer noch an.

Klima im Lauf der Erdgeschichte; © Wikimedia

Klima im Lauf der Erdgeschichte; © Wikimedia

Eine Eiszeit wird zwar als Kaltzeit bezeichnet, unterliegt aber dennoch klimatischen Schwankungen: Man unterscheidet kalte Perioden, die sogenannten Glaziale und warme Perioden, die Interglaziale. Die genauen Ursachen von Eiszeiten ist noch nicht geklärt. Sicher erscheint jedoch, dass dabei die Position und Entfernung der Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne eine grosse Rolle spielen und die Sonnenaktivität. Als irdische Ursachen werden das Öffnen oder Schliessen von Meeresstrassen, die Bildung von Hochgebirgen und Vulkantätigkeiten angenommen.

Astronaut photo of ash cloud from Mount Cleveland, Alaska, USA; © gemeinfrei

Astronautenfoto einer Aschewolke am Mount Cleveland, Alaska, USA; © NASA, gemeinfrei

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Die Lösung

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