News Neues H2O Isotopen-Spektrometer eröffnet einzigartige Einblicke in exotische Teile des globalen Wasserkreislaufs Im Labor der Arbeitsgruppen Sediment- und Isotopengeologie und Sedimentäre Geochemie wurde ein hochmodernes Messsystem für Wasserisotope in Betrieb genommen: ein H₂O Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS)-Analysator der Firma Picarro. Das Instrument ermöglicht extrem präzise Messungen der stabilen Isotope des Wassers, einschließlich des seltenen ¹⁷O-Isotops, für das sich Prof. Daniel Herwartz ganz besonders interessiert. Die Arbeitsgruppe untersucht chemische Sedimente wie Karbonate, Sulfate und Phosphate. Diese Mineralgruppen entstehen in engem Kontakt mit Wasser und übernehmen dabei dessen isotopische „Fingerabdrücke“, aber mit einer temperaturabhängigen Komponente. Anhand dieser Signaturen lässt sich rekonstruieren, unter welchen Umwelt- und Klimabedingungen sie gebildet wurden, teilweise vor Millionen von Jahren. Wasserisotope reagieren sensibel auf Prozesse wie Verdunstung, Kondensation und Niederschlag. Dabei verändern sich ihre Verhältnisse auf charakteristische Weise: Leichtere Isotope gehen bevorzugt in die Gasphase über. So entstehen typische Muster im Regen oder Schnee, die sich weltweit vergleichen lassen. Wasserisotope eignen sich daher besonders gut, um den globalen Wasserkreislauf und vergangene Klimaschwankungen zu untersuchen. Eisbohrkerne speichern solche Signaturen und gehören zu den wichtigsten Archiven für das Klima der letzten rund eine Million Jahre. In den meisten natürlichen Prozessen verhalten sich Isotope entsprechend ihrer Masse. Eine Ausnahme ist die Ozonbildung, bei der massenunabhängige Prozesse zu einer Anreicherung der seltenen Isotope im Ozon und zu einer negativen bildet das seltene Sauerstoffisotop ¹⁷O, das bei der Ozonbildung in der Atmosphäre ein besonderes Ungleichgewicht entwickelt, die sogenannte ¹⁷O-Anomalie in Luftsauerstoff führen. Diese Signatur wird über Atmung und Stoffwechsel in Wasser übertragen und ist deshalb auch im Körperwasser von Menschen und Tieren sowie in Zähnen und Knochen nachweisbar. Fossiler Zahnschmelz von Dinosauriern erlaubt so Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der damaligen Atmosphäre. Auch heute spielt sogenanntes metabolisches Wasser, also Wasser, das im Körper selbst gebildet wird, eine wichtige Rolle. Für Insekten in Wüsten kann es einen Großteil ihres Wasserhaushalts ausmachen. In Pflanzen, etwa in den Trieben einer Kartoffel, lässt sich der Einfluss der Luft ebenfalls klar erkennen. Bei Mikroorganismen wie e-coli Bakterien ist ein hoher Anteil von metabolischem Wasser in den Zellen bei starken Wachstumsphasen bekannt. Daniel Herwartz und sein Team beschäftigen sich also mit einem eher exotischen Teil des Wasserkreislaufs und versuchen grundlegend zu klären: Wie genau sich die 17O-Anomalie aus der Luft zunächst auf H2O und dann auch auf geologische Archive überträgt. Dazu untersuchen Sie sowohl moderne Systeme als auch geologische Archive aus den Tiefen der Erdgeschichte. Mit der Installation des CRDS steht dem Lehrstuhl ein starkes Werkzeug zur Verfügung um Wasser aus organischen Materialien, aber auch Kristall-gebundes Wasser zu analysieren. Der Lehrstuhl freut sich darauf, gemeinsam mit nationalen und internationalen Partner*innen neue Forschungsfragen zu erschließen und die Isotopenanalytik in bislang unzugängliche Bereiche vorzustoßen. Das neue Gerät ist nicht nur ein technologischer Fortschritt, sondern auch ein Tor zu völlig neuen Erkenntnissen über die Rolle des Wassers in Natur, Umwelt und Lebewesen. Im neuen Jahr folgen weitere Instrumente, die dann auch 17O-Analysen in Karbonaten ermöglichen. Previous Next