AstroGeo - Geschichten aus Astronomie und Geologie

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Galaxien auf Kollisionskurs: Wann trifft uns Andromeda?
Als der fränkische Astronom Simon Marius im Jahr 1612 erstmals sein Fernrohr auf einen nebligen Fleck im Sternbild Andromeda richtet, kann er noch nicht ahnen, was er da eigentlich sieht: Marius beschreibt „schimmernde Strahlen, die um so heller werden, je näher sie dem Zentrum sind.“ Den Lichtglanz im Zentrum erscheint dem Astronomen wie „wenn man aus großer Entfernung eine brennende Kerze durch ein durchscheinendes Stück Horn betrachtet“. Damit ist wohl Simon Marius der erste Astronom, der den Andromedanebel durch ein Fernrohr beobachtete. Spätere Beobachtungen mit besseren Fernrohren und Teleskopen ergeben, dass dieser Andromedanebel spiralförmig ist. Und im Jahr 1912, fast genau dreihundert Jahre nach Simon Marius, richtet der Astronom Vesto Slipher sein Teleskop gen Andromedanebel und findet dabei heraus: Dieser recht hübsche Spiralnebel kommt mit Karacho auf uns zugeflogen: Slipher ermittelte für den Nebel eine sogenannte Radialgeschwindigkeit von 300 Kilometern pro Sekunde. Heutzutage wissen wir, dass der Andromedanebel überhaupt kein Nebel ist – sondern eine eigenständige Sterneninsel. Sie ist also eine Galaxie genau wie unsere Milchstraßeund wie sie ein Teil der Lokalen Gruppe, gehört somit zu unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft. Die Andromedagalaxie ist derzeit rund 2,5 Millionen Lichtjahre von der Milchstraße entfernt. Allerdings: Diese Entfernung wird immer geringer, denn wegen ihrer hohen Radialgeschwindigkeit scheint es so, als würde die Andromedagalaxie direkt auf die Milchstraße zufliegen. Deshalb gilt es seit fast einem Jahrhundert eigentlich als ausgemachte Sache, dass die Andromedagalaxie und die Milchstraße irgendwann zusammenstoßen und miteinander verschmelzen werden: Aus den zwei Spiralgalaxien würde so eine einzige, größere elliptische Galaxie werden. Und doch war und ist noch vieles unklar bei dieser potenziellen kosmischen Kollision: Wird es einen frontalen Zusammenstoß geben? Oder eher eine Art Streifschuss? Oder fliegt die Andromedagalaxie auch einfach an der Milchstraße vorbei? In dieser Folge erzählt Franzi von der lange erwarteten Verschmelzung der Milchstraße mit der Andromedagalaxie – und was diese mit galaktischer Eschatologie, Tangentialgeschwindigkeiten und Messunsicherheiten zu tun hat. Episodenbild: NASA, ESA, STScI, Till Sawala (University of Helsinki), DSS, J. DePasquale (STScI)
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1:00:27
Vulkanjahr 1783: Als die Laki-Feuer auf Island die Welt veränderten
Am 8. Juni 1783 sieht der Pfarrer Jón Steingrímsson im Süden Islands eine schwarze Wolke über seiner Gemeinde und hört ein fernes Grollen. Es ist der Beginn eines Vulkanausbruchs, der nicht weit von dem Dorf Prestbakki begonnen hat. Dieser Ausbruch wird längst nicht nur die bäuerliche Gesellschaft Islands schwer treffen. Es ist eine Katastrophe, die schon bald globale Ausmaße annimmt und die in weiten Teilen Europas und sogar in Asien zu Missernten führt. Karl erzählt in dieser Folge, wie der naturinteressierte und sprachlich gewandte Pfarrer als Augenzeuge von den Laki-Feuern berichtet, die acht Monate lang wüten und die zu den schwersten Vulkanausbrüchen der Menschheitsgeschichte gehören. Allein in den ersten Wochen bringt die neu entstandene Vulkanspalte sechs Kubikkilometer Lava und Asche an die Oberfläche. Die Lava ergießt sich über Flusstäler in jene Ebene, in der das Dorf Prestbakki liegt. Das glutflüssige Gestein zerstört etliche Höfe. Niedergehende Asche lässt die kargen Weiden verdorren, Tiere durch toxisches Regenwasser zugrunde gehen und führt zu einer mehrjährigen Hungersnot, bei der ein Fünftel der Isländer ums Leben kommt. Aber die Ausmaße der Katastrophe reichen viel weiter: Asche und schwefelhaltige Gase gelangen durch Dampfexplosionen in große Höhen bis in die Stratosphäre, wo sie durch Westwinde binnen weniger Stunden nach Europa gelangt. Dadurch kommt es zu Wetterkapriolen: Trockener vulkanischer Dampf blockt die Sonnenstrahlung ab, führt zu einer Dürre oder saurem Regen und zu Atembeschwerden bei vielen Menschen. Bei allem Elend von 1783 geht es auch um das Island von heute, wo Vulkanausbrüche zum Alltag gehören. Karl erzählt von seiner Recherchereise in den Südwesten der Insel, wo sich in den letzten vier Jahren ebenfalls große Lavamengen ergossen – allerdings ohne große Rauch- oder Ascheemissionen. Es geht um die modernen Schutzwälle gegen die Lava, um Touristen-Erruptionen – und darum, welche Auswirkungen ein Laki-Feuer in heutiger Zeit hätte. Episodenbild: Ausbruch des Vulkans Eyjafjallajökull im Jahr 2010; Quelle CC-BY-SA 1.0 David Karnå
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1:20:39
AstroGeoPlänkel: Von gehypten Planeten und mächtigen Isotopen
In dieser Folge widmen sich Franzi und Karl wieder dem Feedback zu den letzten Episoden. Sie tauchen zu Beginn in vermeintliche mediale Hype-Themen aus der Astronomie ein. Das betrifft die Suche nach einem bisher unentdeckten Planet 9 in unserem Sonnensystem sowie den Exoplaneten K2-18B, den manche Fachleute für eine Wasserwelt mit einer starken Biosignatur in seiner Atmosphäre halten während der allergrößte Anteil der Fachleute weiterhin sehr skeptisch ist. Franzi hat dazu 2024 bereits eine Folge beigesteuert (AG088) und ordnet die neuen Ergebnisse ein. Es geht noch einmal um Karls Zweiteiler über die Milanković-Zyklen und wie Forscherinnen und Forscher nachweisen konnten, dass astronomische Effekte das Kommen und Gehen von Eiszeiten beeinflussen. Einige Hörer erinnern sich nicht daran, davon in ihrer Schullaufbahn gehört zu haben. Geologie im Schulunterricht scheint zumindest bei Franzi und Karl aber genauso wenig eine Rolle gespielt zu haben. Es gab einige Rückmeldungen zu Isotopen und wie Forschende mit ihrer Hilfe etwas über die Erdgeschichte erfahren können. Tatsächlich ist es kompliziert und gleichzeitig sehr faszinierend, was allein mit dem Isotop Sauerstoff-18 sowie mit dem stabilen Isotop des Wasserstoffs, Deuterium, alles möglich ist. Unsere Hörenden berichten von der Altersbestimmung des Grundwassers, vermeintlich deutschem Spargel im Supermarkt und der Kindheit des Gletschermanns Ötzi. Auch die Zahlenmystik des Paul Dirac spielt noch einmal eine Rolle - genauso wie dessen Biografie mit einer passenden Buchempfehlung. Auch geht es um die Bebilderung des AstroGeo-Folgen mit KI-Bildern: Bisher haben Franzi und Karl KI-Bilder vereinzelt eingesetzt und immer transparent erwähnt. Zuletzt geht es um die aktuelle Planung einer AstroGeo-Exkursion. Dazu gibt es nun eine Umfrage. Sie ist unverbindlich und dient dazu, das Interesse für die nächsten Schritte abzuschätzen. Bei Interesse stimmt bitte bis zum 18. Juni 2025 mit ab!
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1:05:43
Expandierende Erde: große Zahlen und kleine Schwerkraft
Im Jahr 1937 hatte Paul Dirac eigentlich so alles erreicht, was man als theoretischer Physiker erreichen konnte: Der Brite hatte die Quantenphysik mit begründet und sie mit Einsteins Spezieller Relativitätstheorie vereint. Fast aus Versehen hatte er erstmals eine neue Form von Materie beschrieben, die wir heute als Antimaterie kennen. Paul Dirac hatte nicht nur eine Professur an der angesehen Universität von Cambridge bekommen, sondern bekam auch im Alter von nur 31 Jahren den Nobelpreis für Physik zugesprochen. Doch nun wandte sich Dirac größeren Dingen zu: der Kosmologie. Paul Dirac entwarf die „Large Numbers Hypothesis“, die Hypothese der großen Zahlen. Seine Vermutung besagte, dass das Verhältnis der Zahlenwerte von Naturkonstanten sich merkwürdigerweise immer wieder eine ziemlich große Zahl ergibt, nämlich zehn hoch 39. Was für die Meisten ein nicht besonders seltsamer Zufall sein mag, hatte für Dirac tiefere Bedeutung: Er schloss daraus, dass die Naturgesetze im Universum nicht immer und überall gleich waren – und dass die Naturkonstanten entgegen ihrem Namen nicht konstant, sondern variabel seien. Dabei hatte es Dirac vor allem auf eine Naturkonstante abgesehen: die Gravitationskonstante. Diese sei vor Jahrmilliarden viel größer gewesen. Und das würde bedeuten: Was wir als Schwerkraft kennen, nimmt mit zunehmendem Alter des Universums ab. Während Paul Diracs Ausflug in die Kosmologie – oder in die Zahlenmystik – von seinen Kolleginnen und Kollegen größtenteils ignoriert wurde, gab es einen deutschen Physiker, der die Hypothese der Großen Zahlen ernst nahm: Pascual Jordan beschäftigte sich vor allem damit, welche messbaren Auswirkungen so eine geringer werdende Schwerkraft auf unsere Erde haben könnte. Demnach sollte mit einer abnehmenden Gravitationskonstante unsere Erde selbst expandieren. In dieser Folge des AstroGeo-Podcasts erzählt Franzi die Geschichte hinter der sogenannten Expansionstheorie – und damit ist nicht das Universum selbst gemeint!
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1:14:08
Ändert die Erdbahn das Klima? Milanković auf dem Prüfstand
Warum gab es in der Erdgeschichte immer wieder Eiszeiten? Mit dieser Frage hatte sich der serbische Mathematiker, Ingenieur und Geowissenschaftler Milutin Milankovíc intensiv beschäftigt und ab 1920 seine Theorie veröffentlicht. Demnach beeinflussen Schwankungen der Erdbahn und ihrer Rotationsachse im Laufe von mehreren zehntausend Jahren, wie viel Sonnenstrahlung die Erdoberfläche erreicht. Milankovićs Theorie hatte zunächst aber eine Achillesferse – denn sie war eine theoretische Arbeit, die auf astronomische Daten in Verbindung mit physikalischen Gleichungen setzte. Ob die Milanković-Zyklen sich auch in geologischen Daten, in Gesteinen, Sedimenten oder Fossilien nachweisen lassen, war unklar. Selbst 1958, im Todesjahr des Forschers, war seine Theorie umstritten. Im darauffolgenden Jahrzehnt sollten die Milanković-Zyklen dann fast alle ihre Unterstützer verlieren. Karl erzählt in seiner zweiten Folge (hier geht es zu Teil 1), wie es weiterging mit den Milanković-Zyklen. Die Theorie geriet in eine Krise, weil dank des Manhattan-Projektes und daraus erwachsener Kernphysik mehrere neue Methoden entwickelt worden waren, um das Alter von Gesteinen und Sedimenten genau zu messen. Vor allem war das die Radiokarbonmethode des Chemikers Willard Libby, die trotz einiger Einschränkungen bis heute zu den wichtigsten wissenschaftlichen Werkzeugen überhaupt gehört. Bei der Datierung von immer mehr Gesteinen oder Sedimenten wurde bald auch das Alter der letzten Eiszeit immer genauer bestimmt. Zwar schien der Zeitpunkt des sogenannten letzten glazialen Maximums von rund 18.000 Jahren mit Milankovićs Vorhersagen übereinzustimmen. Bald zeigten sich aber immer neue Abweichungen in der Klimageschichte des letzten 150.000 Jahre, die nicht zu allen Vorhersagen der Milanković-Zyklen passen zu schienen. Was folgte, war eine weltweite Spurensuche, die auf tropischen Inseln und zuletzt in die Tiefsee der Ozeane führte, wo Sediment ein weit zurückreichendes Klimaarchiv bildet. Erst 1976 schien die Debatte um die Milanković-Zyklen beigelegt worden zu sein. Die Forschung zu diesem Phänomen dauert aber bis heute an. Episodenbild: Kieselskelett des einzelligen Strahlentierchens (Radiolaria) Stylodicta clavata, Fundort: Barbados; Quelle: CC-BY-SA 2.0 Picturepest
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1:22:58