18. April 2008 Helmholtz-Geschäftsstelle

Klimarelevantes Mineral im Meereis entdeckt

Wissenschaftler um Dr. Gerhard Dieckmann vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft haben das seltene Mineral Ikait im antarktischen Meereis gefunden, das eine wichtige Funktion im globalen Kohlenstoffkreislauf besitzt. Die Identifikation dieses Minerals gelang den Helmholtz-Kollegen vom Forschungszentrum Karlsruhe an der Synchrotronstrahlungsquelle ANKA.

Das Mineral Ikait ist eine besondere Form von Kalziumkarbonat, nach dem Forscher in polaren Gewässern seit Jahrzehnten gesucht haben. Die Bildung von Kalziumkarbonat beeinflusst den Austausch von Kohlendioxid zwischen Meereis und Ozean und über Zwischenprodukte möglicherweise auch den Ozonhaushalt über dem Meereis. Die Bremerhavener Forscher entdeckten die Kristalle auf zwei Antarktis-Expeditionen (2006 und 2007) zusammen mit Ihren Kollegen vom Institut für Ocean Sciences in Bangor, Wales.

Dr. Jörg Göttlicher und seine Mitarbeiter vom Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft wiesen mit dem Verfahren der Röntgenbeugung nach, dass diese Karbonate in der Struktur des Minerals Ikait kristallisieren: Ikait ist eine wasserhaltige, sehr viel seltenere Kristallform von Kalziumkarbonat als das bekannte Kalzit (Kalk). Wahrscheinlich sind zwei Besonderheiten dafür verantwortlich, dass dieses Mineral erst jetzt im Meereis entdeckt werden konnte: Die Ikait-Kristalle sind mit nur etwa einem halben Millimeter Länge sehr klein und bei Temperaturen oberhalb von 4 °C instabil. Dieckmann und Kollegen bearbeiteten die in der Antarktis gewonnenen Eisbohrkerne ausschließlich im Kühlraum bei 2 °C. Der Transport nach Karlsruhe und die Messungen am Strahlrohr für Umweltforschung der Synchrotronstrahlungsquelle ANKA fanden bei Temperaturen unter 0 °C statt. Somit war die Kühlkette nie unterbrochen und die Kristalle blieben intakt.

Ikait, das die chemische Formel CaCO3 x 6 H2O hat, wurde erstmals 1963 von dem dänischen Mineralogen Hans Pauly im grönländischen Ikkafjord gefunden. Das Vorkommen von Ikait im antarktischen Eis zeigt, dass viele Prozesse im globalen Kohlenstoffkreislauf und der Atmosphärenchemie noch nicht verstanden sind. Die Entdeckung ist jedoch ein großer Fortschritt: Waren Wissenschaftler bisher auf Modellrechnungen angewiesen, um die Karbonatfällung im Meereis zu quantifizieren, so können sie in Zukunft Ikait-Vorkommen in Eisbohrkernen messen. Die Ergebnisse erscheinen in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Geophysical Research Letters (35, L08501, 2008).