Das AWI-Proxy-Labor

Wer das Klima der Zukunft treffsicher vorhersagen möchte, muss wissen, wie es sich in der Vergangenheit entwickelt hat. Im Proxy-Labor des Alfred-Wegener-Institutes schauen die Wissenschaftler der AWI-Sektion Marine Biogeowissenschaften Hunderttausende bis Millionen Jahre zurück - mit Hilfe fossiler Organismen und hochmoderner Geräte für Massenspektroskopie.

"Genau genommen suchen wir nach Stellvertreter-Daten für Klimaparameter der Vergangenheit. Informationen über die damalige Wassertemperatur, den Salzgehalt der Ozeane oder ihren pH-Wert sind nämlich in den fossilen Überresten von Muscheln, Korallen oder den Kalkschalen der winzigen Foraminiferen gespeichert", sagt Laborleiter Dr. Albert Benthien.

Die Zeugen der Vergangenheit geben ihre Klimainformationen jedoch nicht auf leichtem Wege frei: "Wir untersuchen die Organismen nach bestimmten Isotopensignalen oder schauen uns an, in welchem Verhältnis bestimmte chemische Elemente vorkommen. Anhand dieser können wir dann Rückschlüsse auf die Wassertemperatur oder andere Klimaparameter ziehen", so Albert Benthien.

Für diese Forschung sind aufwendige Messungen mit den drei ICP-Massenspektrometern des Proxy-Labors notwendig. Bei besonders geeigneten Proben kommt zudem der Femto-Sekunden-Laser zum Einsatz. Er trennt winzig kleine Mengen von der ursprünglichen Ausgangsprobe ab. Diese werden dann direkt in die Massenspektrometer geleitet und dort analysiert. Der Vorteil dieses Verfahrens: Die Forscher gelangen auch bei minimalem Materialeinsatz zu maximalen Messergebnissen und erreichen durch viele Punktmessungen eine hohe räumliche Auflösung ihrer Messdaten.

Der Nachteil: Es genügen kleinste Staub- oder andere Fremdpartikel, um Messungen zu verfälschen. Aus diesem Grund arbeiten die Forscher vor allem in jenem Teil des Proxy-Labores, in dem sie die Proben aufbereiten, unter Reinraum-Bedingungen. Das heißt unter anderem, dass im Labor ein höherer Luftdruck herrscht als außen, sodass Staubpartikel gar nicht erst in die Räumlichkeiten gelangen können.  

Wie die Messungen im Proxy-Labor im Detail ablaufen und welche Forschungsfragen sich auf diese Weise beantworten lassen, erläutert die folgende Infografik.

Detailaufnahme vom Femto-Sekunden-Laser im AWI Proxy Lab
Detailansicht des Femto-Sekunden-Lasers im AWI-Proxy-Labor. (Foto: Albert Benthien)

Infografik

Infografik zur Forschung im AWI-Proxy-Labor: Einblicke bis auf die atomare Ebene
Forschung im AWI-Proxy-Labor: Einblicke bis auf die atomare Ebene (Grafik: Alfred-Wegener-Institut)

Video

Spuren der Vergangenheit: Forschung im AWI-Proxy-Labor

Dieser Film begleitet Prof. Dr. Jelle Bijma vom Alfred-Wegener-Institut auf einer Reise in die Vergangenheit. Der Biogeochemiker versucht anhand der Schalen winziger Einzeller vergangene Klimaveränderungen und Massensterben zu rekonstruieren. So will er verstehen, wie sich der aktuelle Klimawandel auf die heutigen Meeresbewohner auswirken könnte. Dazu blickt der Wissenschaftler auf Jahrtausende alte Sedimentkerne und analysiert die Fossilien mit Hilfe neuster Technik bis hinein in ihre einzelnen Moleküle.