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Wissenschaftsbild des Monats

In der Wissenschaft entstehen häufig faszinierende, verblüffende oder auch besonders schöne Bilder. Eine kleine Auswahl wollen wir Ihnen in unserer Rubrik "Wissenschaftsbild des Monats" präsentieren.

Diesen Monat: Adern unter Druck

Wie genau sich Blutkapillaren neu bilden, war bisher nicht bekannt. Eine Arbeitsgruppe um Holger Gerhardt vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) bewies nun, dass der Blutdruck die treibende Kraft ist.

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Das Team um Holger Gerhardt untersucht das Wachstum von Blutgefäßen aus bereits bestehenden Kapillaren. Dieser Vorgang wird Angiogenese genannt. Auf der kleinsten Ebene des weit verzweigten Schlauchsystems von Venen und Arterien in unserem Körper befinden sich feine Kapillaren. Aus diesen sprießen neue Zellen aus der Wand in die Umgebung. Diese Auswüchse sind zunächst nur eine Reihe von Zellen. Sie haben noch keinen inneren Hohlraum (Lumen), durch den später das Blut fließen soll. „Wie sich das Lumen bildet, ist bislang im Detail nicht klar gewesen“, sagt Gerhardt.

In einer neuen Arbeit, die seine Doktorandin Véronique Gebala und Gerhardt zusammen mit ihren Kollegen in Nature Cell Biology veröffentlichten, zeigt das Team diese so genannte Lumenisierung erstmals detailliert. Sie untersuchten Embryonen von Zebrafischen, indem sie die Zellmembranen mit einem fluoreszierenden Protein markierten. Wenige Stunden nach der Befruchtung bildeten sich im Embryo neue Kapillaren: Das Blut presst sich in die Gefäßzellen, die Membran der neuen Innenseite des Schlauchs wächst dabei mit. Auch in Netzhaut-Präparaten von Mäusen beobachteten sie Zwischenstufen des Vorgangs. Er ist also nicht auf Fische beschränkt.

Nur wenn das Blut ausreichend unter Druck steht, überwindet es die Barriere des Proteinskeletts der Zelle und bildet eine Einstülpung, die sich durch die Zelle ausbreitet. Der neue Gefäßraum verändert sich, fällt zuweilen sogar zusammen. Senkt man den Blutdruck mit Medikamenten oder schneidet das Blutgefäß mit einem Laserstrahl ab, kommt der Prozess komplett zum Erliegen. Die Zelle lenkt den Flüssigkeitsstrom sogar aktiv. Kleinere Bläschen und ungewollte Seitenäste drängt sie zurück, indem sie Proteinfasern zu ihnen schickt. Diese Fasern aus den Proteinen Aktin und Myosin helfen beispielsweise Muskelgewebe beim Kontrahieren. Sie halten bei den entstehenden Kapillaren die Form und ziehen sie wieder zu einem Schlauch zusammen. Die neue Kapillare wächst so immer nur an der Spitze weiter.

Einen ständigen Umbau der Blutgefäße im Körper gebe es nicht, so Gerhardt, aber vielleicht sei das bei bestimmten Krankheiten der Fall. Bei Diabetikern würden zum Beispiel die Gefäße der Netzhaut im Auge abgebaut. Die sind natürlicherweise von starken Blutdruckschwankungen betroffen. Diabetes ist eine der häufigsten Ursachen für den Verlust der Sehfähigkeit bei Erwachsenen. Auch wachsende Tumore lassen Blutgefäße sprießen, um ihren großen Hunger nach Energie und Sauerstoff zu stillen.

Bild: Véronique Gabala
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Wo die Welt taut

Wäre im Hintergrund nicht der schneebedeckte Berg zu erkennen, könnte man annehmen, die Aufnahme stammte von einem entfernten Planeten. Das Foto wurde jedoch auf der norwegischen Insel Spitzbergen aufgenommen; die ringförmigen Muster sind besonders für Klimaforscher hoch interessant.

Zu sehen sind Permafrost-Strukturen auf der Norwegischen Insel Spitzbergen. Die Ringmuster entstehen durch die Jahreszeiten: Wo die Winterkälte Risse im Permafrostboden hinterlässt, lagern Schmelzwasserbäche im Frühjahr Steinchen ab. Gefriert das Wasser in den Rissen dann erneut und dehnt sich aus, werden die Steinchen ausgespuckt und es bilden sich die ringförmigen Strukturen.

Permafrostböden sind ein wichtiges Puzzleteil im Klimasystem der Erde. Da die Messdaten zur Temperatur und Auftautiefe des Bodeneises bisher nicht umfassend genug und in modelltauglichen Standardformaten zur Verfügung standen, konnten sie bisher nicht in die Klimamodelle einfließen. Wissenschaftler aus 25 Ländern - darunter auch Forscher des Alfred-Wegener-Instituts Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) – wollen diese Lücke mit dem Online-Datenportal Global Terrestrial Network for Permafrost (GTN-P) nun schließen. Messdaten aus weltweiten Permafrost-Vorkommen werden gebündelt und stehen frei zum Download zur Verfügung.
Wissenschaftler bohren Löcher in den vereisten Boden und installieren Sensoren. Auf der Online-Plattform lässt sich dann für jeden verfolgen, wie kalt das Eis im Untergrund an diesen Stellen ist und, wie tief der Boden im Sommer aufgetaut ist.

Die internationale Klimaforschung profitiert von der Datenbank gleich doppelt: „Wir stellen zum einen die weltweiten Permafrost-Daten in einem einheitlichen Format zur Verfügung, sodass sie auf einfachem Wege in Klimamodelle einfließen können. Zum anderen haben wir die Verteilung der Messstationen mit statistischen Methoden ausgewertet und können nun sagen, in welchen Permafrost-Regionen neue Stationen zur Messung der Permafrost-Temperaturen und -Auftautiefen am dringendsten benötigt werden, um globale Modelle zuverlässiger zu machen“, erläutert Vladimir Romanovsky, Vorsitzender des GTN-P Executive Commitees, Permafrostforscher an der Universität Alaska Fairbanks.

Foto: Alfred-Wegener-Institut/Jaroslav Obu

<a data-htmlarea-external="1" class="external-link" target="_blank" href="http://www.awi.de/nc/ueber-uns/service/presse/pressemeldung/wo-auf-der-welt-taut-der-permafrost.html">Zur Pressemeldung des AWI</a>
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Eine Verunreinigung würde das extrem heiße Plasma erheblich stören. Bevor neue Versuche in der Anlage starten können, muss deshalb erstmal geputzt werden. Damit dies gelingt, stellt man ein kaltes Plasma her und schaltet das Magnetfeld innerhalb der Kammer ab. Dazu wird eine hohe elektrische Spannung angelegt, sodass zwischen der Anode und der Kathode ein elektrisches Feld entsteht. In diesem nehmen Elektronen solange Energie auf, bis das Gas ionisiert und damit zum Plasma wird. Durch das elektrische Feld werden die Plasmateilchen weiter beschleunigt und prallen auf die Wand der Kammer. Dabei lösen sich Verschmutzungen und die Kammerwand wird gereinigt. Foto: Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Volker Rohde
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Der rote Nil-Tilapia (Oreochromis niloticus) ist ein weltweit beliebter Speisefisch. Er stammt aus Zentralafrika und gehört zur Familie der Buntbarsche. Neben Karpfen und Lachs gehört der Tilapia-Buntbarsch zu den am häufigsten gezüchteten Nutzfischen in der Aquakultur. Er ist ein genügsames pflanzenfressendes Tier mit hohem Proteingehalt. Nicht im Bild zu sehen, sind die Garnelen, die die Forscher zusammen mit den Buntbarschen in gemeinsamen Wasserbecken halten. Die AWI-Forscher wollen ein effizientes integriertes Aquakultursystem entwickeln, das die anfallenden Nährstoffe optimal recycelt. Buntbarsche zusammen mit Garnelen zu halten, ist dabei besonders hilfreich, denn die Tiere essen ihre Abfälle gegenseitig, benötigen weniger Futter und produzieren gleichzeitig weniger Nährstoffe. „Wir streben an, die Haltung von Nil-Tilapia so umweltneutral wie möglich zu gestalten“, sagt Matthew Slater, wissenschaftlicher Leiter der Forschungsgruppe.

In Aquakultur gezüchtete Fische stellen die Hälfte des menschlichen Fischbedarfs. Gegenüber der Fischerei hat sie den Vorteil, dass kein Beifang anfällt. Aquakultur mit pflanzenfressenden Fischen die kein tierisches Protein konsumieren, wirken außerdem der Überfischung der Meere entgegen, da für die Fütterung der gezüchteten Tiere keine wildlebenden Fische gefangen werden müssen. Anders sieht das etwa bei gezüchteten Lachsen aus. Sie bekommen wildlebende Fische in Form von Fischmehl als Futter. Ein wichtiges Ziel nachhaltiger Aquakultur ist deshalb, den Fischmehlbedarf erheblich zu reduzieren beziehungsweise komplett zu ersetzen. Problematisch bei der Aquakultur ist außerdem der Nährstoffaustrag in die Umwelt. Häufig sind die Fischfarmen mit offenen Gewässern verbunden, sodass Futter und Fäkalien in die Umwelt gelangen. Mit der integrierten Fischzucht wollen die AWI-Forscher diese Probleme in den Griff bekommen. Aktuell analysieren sie das Wachstum und Wohlbefinden der Tiere.
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<a href="http://www.awi.de/forschung/besondere-gruppen/aquakultur/aquakulturforschung/projekte/tilapia-ras-shrimp.html">Tilapia-RAS-Shrimp (AWI)</a>
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Unser Wissenschaftsbild zeigt ein Stück Meeresboden im Peru-Becken im Ostpazifik. Der Boden liegt hier etwa 4100 Meter unter der Wasseroberfläche. Wie auf den großen Tiefseeebenen üblich, ist auf den ersten Blick nur wenig Leben erkennbar. Immerhin hat sich – im Bild rechts von der Mitte - eine Seegurke ablichten lassen. Die länglichen Spuren links unten stammen dagegen von Menschen. 1989 haben Wissenschaftler in einem elf Quadratkilometer großen Gebiet 78 Mal einen Pflug über den Meeresboden gezogen. Ziel des Versuchs war es, die langfristigen Folgen von Störungen des Tiefseebodens zu beobachten. Ähnliche Störungen werden beim Abbau von Manganknollen in der Tiefsee erwartet. <p>Bei der Suche nach Erzknollen könnten sich zukünftig gewaltige unbemannte Raupenfahrzeuge auf vorprogrammierten Bahnen über den Meeresboden bewegen und dabei den weichen Untergrund aufwühlen. Doch welche Schäden würde ein derartiger Bergbau anrichten? Wie lange würde die Natur benötigen, um die Wunden wieder zu schließen? Mit diesem Fragen beschäftigt sich derzeit das europäische Forschungsprojekt „JPIOceans - Ecological Aspects of Deep-Sea Mining“. Es wird am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel koordiniert. </p><p>In diesem Jahr nahm das JIPO-Forscherteam erstmals seit 19 Jahren den Meeresboden im Peru-Becken wieder genau unter die Lupe. Zu den Technologien, die dabei zum Einsatz kamen, gehörte das autonome Unterwasserfahrzeug AUV ABYSS. Es kann in bis zu 6000 Metern Wassertiefe über 20 Stunden lang vorprogrammierte Kurse verfolgen und dabei den Meeresboden präzise kartieren. Eine erst im vergangenen Jahr neu entwickelte Lichttechnik ermöglicht zusätzlich hochaufgelöste Farbbilder des Meeresbodens. Während der Expedition wurden mehrere 100.000 Fotos des Meeresbodens aus wenigen Metern Entfernung geschossen und anschließend zu einem Fotomosaik zusammengesetzt. Das gezeigte Bild ist eines dieser Fotos. Mit Hilfe dieser Fotos können die Forscher analysieren, ob die Pflugspuren von 1989 wiederbesiedelt wurden und in wie weit die Flora und Fauna des Tiefseebodens dazwischen noch gestört ist. Außerdem bieten die Karten und Fotos des AUV die Grundlagen für weitere, genauere Probennahmen. Denn auch wenn mit bloßem Auge kaum Leben zu erkennen ist – im Sediment verbergen sich unzählige kleine Organismen. Die runde Struktur in der Mitte des Fotos zeigt die Spur einer solchen Sedimentbeprobung mit einem speziellen Greifer. </p><p>Wie nach allen wissenschaftlichen Expeditionen müssen die gesammelten Daten, Karten, Fotos, und Proben jetzt genauer analysiert werden. Die ersten Eindrücke zeigen schon, dass die gestörten Bereiche noch nicht wieder besiedelt worden sind. Wenige Dezimeter neben den Pflugspuren ist jedoch normales Tiefseeleben vorhanden. Weitere Erkenntnisse wird die aktuelle Expedition des Alfred-Wegener-Instituts Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in dem Gebiet bringen. Während dieser Fahrt stehen detaillierte biogeochemische Untersuchungen auf dem Programm. In einem gemeinsamen Projektblog berichten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer über ihre Tätigkeiten an Bord. </p>
<p><a external="1" class="external-link" target="_blank" href="http://www.geomar.de/news/article/faszinierendes-fotomosaik-aus-4000-metern-tiefe/">Faszinierendes Fotomosaik aus 4000 Metern Tiefe (GEOMAR)</a>
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<a external="1" class="external-link" target="_blank" href="http://www.oceanblogs.org/eadsm/">In einem Blog berichten die Wissenschaftler über das Forschungsprojekt (Ocean-Blogs)</a>
</p><p>Bild: GEOMAR</p>
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Runde Krater unterschiedlicher Größe, gefüllt mit grün, rot oder beige gefärbtem Wasser, in der Mitte ein blauer Bach: Dieses Bild übermittelte eine Kamera, die an einem Helium-Ballon befestigt und vom Boden aus gesteuert das Randgebiet des Toten Meeres überflog. Am unteren Bildrand ist ganz klein der Wissenschaftler zu sehen, der die Schnur zum Ballon hält.

Die runden Krater sind Erdfälle, auch Dolinen genannt, die in den letzten Jahren vermehrt in den Küstengebieten westlich und östlich des Sees auftraten. Die rote Wasserfarbe stammt von eisenhaltigen Mineralen, der weiße Rand ist ausgetrocknetes Salzwasser, und grüne Färbung kommt von unterirdischen Süßwasserquellen.

Dolinen stellen eine massive Gefährdung für die Infrastruktur, Bevölkerung, Landwirtschaft sowie den Tourismus am Toten Meer dar. Die Erdfallstrukturen entstehen, wenn die Decke über einem Hohlraum in einer Gesteinsschicht mit lösbarem Anteil (Kalkstein, Gips oder Salz) mechanisch instabil wird und zusammenbricht.

Als Ursache für diese Entwicklung nehmen Wissenschaftler das rapide Absinken des Wasserspiegels (1 bis 1,5 m pro Jahr) an, welches weite Flächen salzhaltigen, ehemaligen Seebodens hinterlässt. Als Folge der Wasserspiegelabsenkung kann das Grundwasser schneller nachfließen, strömt in die Flächen und treibt den Lösungsprozess voran.

Die Dolinen am Toten Meer treten in unterschiedlichen Größen und Tiefen auf. Sie werden entweder bis zu 20 Meter tief, sind dafür aber weniger ausgedehnt. Sind sie nur wenige Meter tief, können sie dagegen einen Durchmesser von bis zu 80 Metern erreichen. Wie breit oder tief ein Erdfall ist und ob er innerhalb von Minuten oder Tagen entsteht, hängt von den mechanischen Gesteinseigenschaften, wie Scher- und Druckfestigkeit, Dichte oder Verwitterungsresistenz des Untergrunds ab.

Um Veränderungen im Boden zu überwachen, führen Forscher des Virtuellen Helmholtz-Instituts DESERVE (Dead Sea Research Venue) regelmäßig geophysikalische Feldmessungen durch. Mit seismischen Messmethoden zur Detektierung von Erdbebenwellen (Scherwellen-Reflexionsseismik) und Georadar für elektromagnetische Wellen können sie den Untergrund zerstörungsfrei untersuchen. Beide Methoden geben Auskunft über die Gesteinsart, Klüfte, Störungen, Wasservorkommen und die Porosität des Bodens. Ergänzt werden die geophysikalischen Messungen von Luftbildaufnahmen, die die Forscher mit Hilfe eines Helium- Ballons erstellen. Diese Bilder helfen, das quantitative Gefährdungspotenzial und die Entwicklung der Dolinen abzuschätzen. Darüber hinaus liefern sie wertvolle Hinweise auf mögliche Prozesse, wie Grundwassereintrag, Wasserquellen oder Vegetation, die zum Entstehen der enormen Absenkzonen führen.

Aus einer Sequenz überlappender Luftbilder können die Forscher ein digitales Höhenmodell des gesamten Gebiets berechnen. Dieses liefert wertvolle Informationen über die Morphologie, also die Oberflächenstruktur, des Geländes und, wenn die Methode wiederholt angewandt wird, sogar über die Absenkraten der Erdfälle.

Die Untersuchungen dienen dazu, mögliche Einstürze vorherzusagen. So soll es in naher Zukunft möglich sein, gefährdete Zonen besser einzugrenzen und anhand dieser Daten die Bevölkerung rechtzeitig informieren zu können.

Bild: D. Al-Halbouni, E. Holohan/GFZ
<p>Mehr Informationen: <a external="1" class="external-link" target="_blank" href="http://www.eskp.de/erdfaelle-sind-eine-massive-gefaehrdung-am-toten-meer/">Erdfälle sind eine massive Gefährdung am Toten Meer</a></p><p><a external="1" class="external-link" target="_blank" href="http://www.deserve-vi.net/">DESERVE</a></p>
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Sie untersuchten dafür Proben der einzelnen Schokoladenbestandteile, also beispielsweise eine Mischung aus Zucker und Kakaobutter oder Milchpulver und Kakaobutter oder Kakao und Kakaobutter. Diese Proben wurden zu einem feinen Pulver gemahlen und dann mit hellem Röntgenlicht durchleuchtet. Um die Wanderung des Fettes zu untersuchen, tropften die Forscher jeweils etwas Sonnenblumenöl auf ihre Proben und beobachteten die Folgen. „Zum einen kommt es innerhalb von Sekunden zur Benetzung, das Öl dringt sehr schnell auch in die kleinsten Poren ein, wahrscheinlich durch Kapillarkräfte", sagt Svenja Reinke von der Technischen Universität Hamburg-Harburg. Zum anderen ändert das flüssige Fett die innere Struktur der Schokolade. Es löst über einen Zeitraum von Stunden weitere Fettkristalle auf, wodurch die gesamte Struktur der Schokolade weicher wird. Das erhöht wiederum die Fettmigration.

Die Beobachtungen liefern der Lebensmittelindustrie konkrete Ansatzmöglichkeiten, um den Fettreif zu reduzieren. „Eine Konsequenz wäre beispielsweise, die Porosität der Schokolade bei der Herstellung zu begrenzen, damit das Fett langsamer wandert", sagt Reinke. „Eine weitere ist die Begrenzung des Flüssigkeitsanteils durch eine kühle, allerdings nicht zu kalte Lagerung. 18 Grad Celsius sind ideal." Schokolade reagiert sehr empfindlich auf Temperaturschwankungen. „Wenige Grade machen einen großen Unterschied", sagt Svenja Reinke. Bei 5 Grad ist im Prinzip die gesamte Kakaobutter fest, ab etwa 36 Grad ist hingegen alles flüssig. Darüber hinaus spielt die Kristallform in der Schokolade eine wichtige Rolle. Kakaobutter kristallisiert in sechs verschiedenen Kristallformen. Der Flüssiganteil hängt auch von der Kristallform ab. Auch über eine Kontrolle der Kristallisation können Hersteller die Fettreifbildung also beeinflussen.

Bild: Svenja Reinke/TUHH
Zur Pressemitteilung: <a external="1" class="external-link" target="_blank" href="http://v/">Forscher röntgen Schokolade</a>
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Was aussieht wie eine aus dem All betrachtete fluoreszierende Insel, ist in Wirklichkeit der Querschnitt durch das Rückenmark einer Ratte. Die bunt eingefärbten Bereiche markieren verschiedene neuronale Bausteine: Axone (lange Nervenfortsätze, rot), neuronale Verschaltungen (grün) und motorische Neuronen (blau). Sind diese Bausteine im Rückenmark verletzt, heilen sie nur selten – im Gegensatz zu Nervenverletzungen in Gliedmaßen, Rumpf oder Nase.

Dass sich Nervenzellen im Rücken nicht spontan regenerieren, hängt damit zusammen, dass Narbengewebe und molekulare Prozesse im Nerveninneren das Wachstum der Axone verhindern. Diese langen Nervenfortsätze haben die Aufgabe, die nervöse Erregung von den Sinneszellen oder andere Rezeptoren zum Rückenmark und zum Gehirn weiterzuleiten. Ein Forscherteam um Frank Bradke am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen konnten nun zeigen, wie der Krebswirkstoff Epothilon verletzte Nerven wieder wachsen lässt und die Bildung von Narben reduziert.

In den 1980 Jahren entdeckten der Chemiker Gerhard Höfle und der Biologe Hans Reichenbach in einem speziellem Stamm von Bodenbakterien, den so genannten Myxobakterien, eine Substanz, die lebende Zellen abtöten kann: das Epothilon. In hoher Dosis hemmt der Wirkstoff das Wachstum von Krebszellen Nun eigt sich, dass er noch mehr bewirken kann. Denn bei niedriger Dosierung aktiviert er das Wachstum verletzter Nervenfortsätze und verlangsamt die Narbenbildung, ohne die schweren Nebenwirkungen einer Krebstherapie hervorzurufen.

Das nächste Ziel von Frank Bradke und seinem Bonner Team ist es, den Effekt von Epothilonen bei unterschiedlichen Verletzungsarten im Rückenmark zu testen. Als Krebsmedikament ist Epothilon auf dem amerikanischen Markt bereits zugelassen.

Bild: DZNE/Jörg Ruschel
Zur Pressemitteilung: <a external="1" class="internal-link" href="http://www.dzne.de/ueber-uns/presse/meldungen/2015/pressemitteilung-nr-2.html">Regeneration in feindlicher Umgebung - Krebswirkstoff lässt verletzte Neuronen wieder wachsen</a>
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Magnesium besitzt zwar eine geringe Festigkeit und ist schlecht bei Raumtemperatur verformbar, dafür aber sehr leicht – leichter als Aluminium, das im Moment das Rennen um den effizientesten und kostengünstigsten Karosserie-Werkstoff anführt. Aber Magnesium befindet sich auf der Überholspur, dank der Forschung aus Geesthacht. In vielen Bereichen des Automobilbaus wird das Metall bereits eingesetzt, überwiegend als Gussteil, etwa als Getriebegehäuse. Durch die Entwicklung neuer Legierungen arbeiten die Wissenschaftler daran, die ungünstigen Materialeigenschaften von Magnesium zu verbessern und es auch für großflächige Karosserieteile anwendbar zu machen. Kombinationen von Magnesium mit Aluminium, Zink oder Mangan sowie mit einer Prise Kalzium oder Seltenen Erdelementen zeigten bisher die besten Auswirkungen auf Korrosion, Verformbarkeit und Festigkeit. Der Anteil dieser Stoffe an der Legierung beträgt in der Summe ungefähr fünf Prozent. Entscheidend für ein optimales Ergebnis ist die Kombination der einzelnen Elemente und der Herstellungsprozess, etwa die Prozesstemperatur oder die Geschwindigkeit beim Auswalzen der Bleche.

Für das Walzen haben die Forscher außerdem eine besonders sparsame Methode entwickelt. Aus der geschmolzenen Magnesiumlegierung stellen sie per Gießwalz-Verfahren Bänder her, die nicht mehr rund 40 Mal sondern nur in wenigen Schritten gewalzt werden müssen. Das macht die Fertigung billiger.
Bald, so die Hoffnung der Forscher, wird das Leichtmetall eine Alternative zum derzeit noch rentableren Aluminium sein.

Foto: Christian Schmid / HZG
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<p>Das dunkle Nickel-Eisen-Gemisch enthält winzige Teilchen, die Informationen über das Magnetfeld gespeichert haben, das in der Anfangszeit unseres Sonnensystems auf den Meteoriten gewirkt hat. Diese Entdeckung machten Richard Harrison und sein Team von der Universität Cambridge, als sie den Meteoriten mit speziellem Röntgenlicht an der Photonenquelle BESSY II des Helmholtz-Zentrums Berlin bestrahlten. Dabei stießen sie auf Nanopartikel aus Tetrataenit mit einer sehr stabilen magnetischen Orientierung, die sich seit über vier Milliarden Jahren nicht verändert hat. </p><p>Bislang nahmen Wissenschaftler an, dass Meteoriten keine magnetischen Spuren aus der Frühzeit des Sonnensystems mehr aufweisen. Meteoriten sind Bruchstücke von Asteroiden, die vor rund viereinhalb Milliarden Jahren mit dem Sonnensystem entstanden sind. Viele dieser Himmelskörper heizten sich damals durch radioaktiven Zerfall auf, was den inneren metallischen Kern zum Schmelzen brachte. Die Verflüssigung des Kerns wirkte wie ein Dynamo und erzeugte ein Magnetfeld – so wie dies bis heute auch bei der Erde der Fall ist. Weil die Asteroiden jedoch vergleichsweise kleine Himmelskörper sind, kühlten sie im Laufe der Jahrmillionen ab, sodass ihr Inneres erstarrte und das Magnetfeld verschwand. In der Magnetisierung der Nanopartikel blieben diese Felder allerdings bis heute erhalten. Grund dafür ist die spezielle Beschaffenheit der Nanopartikel der Asteroiden, die sich schichtweise abwechselnde atomare Zusammensetzung aus Eisen- und Nickelatomen. </p><p>Das magnetische Moment jedes der Partikel steht senkrecht zur Atomschicht und kann nur durch sehr hohe magnetische Felder (mit Feldstärken größer als ein Tesla) beeinflusst werden. Jedes Partikel hat drei verschiedene Möglichkeiten, sich zur Atomschicht auszurichten. Ist die Ausrichtung einmal gewählt, können die Partikel sie nicht mehr ändern – mit anderen Worten: die magnetischen Signale sind nun durch die Nanostruktur „eingefroren“. „Meteoriten sind wie natürliche Festplatten“, sagt Harrison. Sie legen Zeugnis von der frühen Phase des Sonnensystems ab und ermöglichen vielleicht eine Vorhersage über das Schicksal des Erdmagnetfeldes in ferner Zukunft, wenn die Konvektion im Inneren der Erde zum Erliegen kommt. Bild: Natural History Museum London</p>
<a href="http://www.helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=14105&sprache=de&typoid=49880">HZB-Presseinfo</a><br>
<a href="http://www.nature.com/nature/journal/v517/n7535/full/nature14114.html">Nature-Publikation</a><br>
Dr. Harrison twittert unter:<a href="https://twitter.com/NanoPaleoMag"> @NanoPaleoMag</a><br>
Doktorandin Claire Nichols bloggt: <a href="http://tinyspacemagnets.blogspot.de/">tinyspacemagnets.blogspot.de</a><br>
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Im Winter 2004 als Kunstprojekt ins Leben gerufen, ist die Büchersammlung im grünen Container mittlerweile fester Bestandteil der Neumayer-Station des Alfred-Wegener-Instituts Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). Jedes Buch ist eine Spende eines deutschen Schriftstellers, Musikers oder Wissenschaftlers. In ihren persönlichen Widmungen schreiben sie, warum sie gerade dieses Buch ausgewählt haben und es den Menschen, die in der antarktischen Forschungsstation überwintern, zu lesen geben möchten. Welche Bücher in den Regalen stehen und wer sie gestiftet hat, das wissen nur die Wissenschaftler und Techniker vor Ort – und natürlich Lutz Fritsch, deutscher Künstler und Initiator des Projekts „Bibliothek im Eis“. Die Idee dazu hatte er auf seiner ersten Expedition in die Antarktis im Sommer 1994/1995. Damals lagen die Labore und Wohnräume der alten Neumayer-Station noch komplett unter dem Eis. Fritsch wollte einen geschützten Raum auf dem Eis schaffen, in dem die Bewohner der Forschungsstation in die Weite des Schelfeises blicken können – um Ruhe und Inspiration zu finden und die Gedanken schweifen zu lassen. Einige Stationsbewohner besuchen die Bibliothek fast nie, andere gehen wiederum sehr gerne dorthin. Die neue Neumayer-Station liegt zwar nicht mehr unter dem Eis, trotzdem müssen die Überwinterer 100 Meter Fußweg zurücklegen, um zum Container zu gelangen. Übersehen kann man die grün angemalte Hütte in all dem Eis nicht – Grün gibt es in der Antarktis einfach nicht. Foto: Lutz Fritsch
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Ein Wasserstrudel, der statt an einem Badewannenabfluss in einem Wassertropfen rotiert? Das wäre ein ungewöhnliches Phänomen. Noch exotischer muten die winzigen Quantenstrudel an, die sich in kalten Tröpfchen aus flüssigem Helium bilden. Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von DESY-Wissenschaftlern hat solche Strudel erstmals in Nanotröpfchen, die einen Durchmesser von nur 0,2 bis 2 tausendstel Millimetern haben, nachgewiesen und charakterisiert.
Das Edelgas Helium wird bei minus 269 Grad Celsius flüssig. Unterhalb von minus 271 Grad tritt ein Quanteneffekt auf, durch den das flüssige Helium jede innere Reibung verliert, es wird supraflüssig. In diesem exotischen Zustand kann es sogar Wände hinaufkriechen.
Um die Dynamik von supraflüssigem Helium zu erkunden, haben die Forscher winzige Helium-Nanotröpfchen mit dem Röntgenlaser LCLS am US-Beschleunigerzentrum SLAC durchleuchtet. Sie sprühten dazu flüssiges Helium durch eine feine Düse in eine Vakuumkammer. Weil sich die Tröpfchen in der Düse ausdehnen, fangen sie an zu rotieren, und zwar bis zu 14 Millionen Mal pro Sekunde – weit schneller als ein normaler runder Tropfen es nach den Gesetzen der klassischen Physik aushalten könnte. Durch die schnelle Rotation formten sich im Inneren der Nanotröpfchen viele kleine Quantenstrudel. Die Forscher wollen jetzt den Ursprung dieser Quantenrotation verstehen und sie letztlich kontrollieren.
<b>Illustration</b>: Künstlerische Darstellung des Gitters aus Quantenstrudeln in einem supraflüssigen Tropfen. SLAC National Accelerator Laboratory

<p>Das Bild ist dem aktuellen <a external="1" target="_blank" href="http://www.desy.de/sites2009/site_www-desy/content/e187923/e187955/e187994/femto_2014_02_ger.pdf">DESY-Forschungsmagazin femto</a> entnommen. Das Magazin bietet einen vielfältigen Themenmix: Vom Ursprung unseres Universums und den verborgenen Dimensionen der Quantenwelt reicht das Spektrum bis hin zu Live-Aufnahmen von Atomen und Molekülen in neuen Werkstoffen und biologischen Systemen. <a external="1" class="external-link" target="_blank" href="http://www.desy.de/femto/femto_abonnieren/index_ger.html">Zum kostenlosen Abo</a></p><p>Zur Originalveröffentlichung vom SLAC National Accelerator Laboratory: <a external="1" class="external-link" target="_blank" href="https://www6.slac.stanford.edu/news/2014-08-21-x-ray-laser-probes-tiny-quantum-tornadoes-superfluid-droplets.aspx">X-ray Laser Porbes Tiny Quantum Tornadoes in Superfluid Droplets</a></p>
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Wenn Gammastrahlung auf die Erdatmosphäre trifft, entsteht das sogenannte Cherenkov-Licht: blaue Lichtblitze, die hoch am Himmel tanzen. Die Strahlung, die dieses blaue Licht erzeugt, ist etwa eine Billion Mal energiereicher als sichtbares Licht. Mit rund hundert hochempfindlichen Spiegelteleskopen unterschiedlicher Größe soll das geplante Cherenkov-Teleskop (CTA) dieses für das menschliche Auge unsichtbare blaue Licht ganz genau und systematisch ergründen. Warum das für Wissenschaftler interessant ist? Weil sie so der Herkunft der Strahlung auf die Spur kommen wollen, nämlich den natürlichen Teilchenbeschleunigern, wie Supernova-Explosionen, Doppelsternsystemen oder aktiven galaktischen Kernen irgendwo in den Weiten des Universums. Darüber hinaus wird CTA nach Anzeichen für dunkle Materie suchen und womöglich auch helfen, die Natur der geheimnisvollen dunklen Energie im Kosmos besser zu verstehen. Zur kompletten Himmelsabdeckung wird CTA aus zwei Observatorien bestehen: einem auf der Südhalbkugel mit etwa 60 Einzelteleskopen und einem auf der Nordhalbkugel mit etwa 40 Teleskopen. Credits: DESY/Milde Science Comm./Exozet
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Es ist ein Bild, das ein Mensch noch nie zuvor gesehen hat. Auf den ersten Blick sieht es aus wie ein gewöhnlicher Fels. Doch es ist staubiges Eis, das aus der Zeit der Geburt unseres Sonnensystems vor etwa 4,6 Milliarden Jahren übrig geblieben ist. Aufgenommen von einem der Kamerasysteme des Kometenlanders Philae, der am 12. November nach zehn Jahren Flug durchs All mit der Raumsonde Rosetta auf dem Kometen 67P gelandet ist. Links im Bild ist eines der drei Landerbeine zu erkennen. „Es ist das Bild meines Lebens!“ – so Holger Sierks vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung und Leiter der Bordkamera der Rosetta-Mission. Die Euphorie ist verständlich, denn die Wissenschaftler und Ingenieure haben jahrelang an den Kamerasystemen und den zehn Experimenten des Landers getüftelt, ohne zu wissen, ob Rosetta je ankommt und das waghalsige Landemanöver 500 Millionen Kilometer von der Erde entfernt funktionieren wird. Die Mission war erfolgreich und die Wissenschaftler sind dabei die Daten auszuwerten, die die zehn Experimente an Bord des Landers geliefert haben. Sie sollen Aufschluss darüber geben, wie unser Sonnensystem entstanden ist. Bild: ESA
<p><a href="http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10394/" target="_blank" class="external-link" external="1">Rosetta - Europas Kometenjäger (DLR)</a></p>
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Eine schnell vergängliche Idylle: Normalerweise existieren Schluchten Tausende oder gar Millionen Jahre, doch dieses Naturspektakel in Taiwan werden unsere Urenkel wahrscheinlich nicht mehr bewundern können. Dabei ist die Schlucht im Flusslauf des Da’an Chi in Taiwan gerade erst wenige Jahre alt. Als Folge eines Erdbebens im Jahr 1999 blockierte ein Gesteinswall den Flussverlauf. Um Überschwemmung zu verhindern, wurde ein Kanal in den Wall gegraben. Weil sich das Wasser jedoch einen neuen Weg bahnte, um abzufließen, kam es zu Erosionen. Bisher ging man davon aus, dass solche Abtragung über Jahrtausende an den seitlichen Rändern einer Schlucht stattfinden. Forscher des Helmholtz-Zentrums Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum machten nun aber einen zuvor unbekannten Mechanismus aus, durch den die Schlucht zerstört wird: eine sogenannte flussabwärts fortschreitende Erosion. Geröll, das der Fluss mit sich führt, prallt in den scharfen Kurven gegen die Oberkante der Schlucht und spült sie somit in einem Rekordtempo von 17 Metern pro Jahr regelrecht weg. Die noch junge Schlucht am Da’an Chi wird vermutlich nur 50 bis 100 Jahre existieren. Übrig bleibt dann ein breites Tal mit flachem Flussbett.

Foto: Kristen Cook, GFZ<br />Pressemitteilung: <a external="1" class="external-link" target="_blank" href="http://www.gfz-potsdam.de/pressemitteilungen/article/schluchten-verschwinden-durch-flussabwaerts-fortschreitende-erosion/?cHash=549f98ec818326547fe95bb4add6be38">Schluchten verschwinden durch flussabwärts fortschreitende Erosion</a>
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<p>Das Bild erinnert ein wenig an einen Fußball mit vielen Flicken, doch in Wirklichkeit handelt es sich um die Aufnahme einer Kieselalge. Diese hauptsächlich im Wasser vorkommenden Lebewesen sind meist nur ein paar Millionstel Meter groß. Um ihre Struktur genauer untersuchen zu können, benutzen Wissenschaftler hochauflösende Mikroskope. Dieses Bild wurde mit einem speziellen Ionenmikroskop aufgenommen. Die Technik funktioniert ganz ähnlich wie die Rasterelektronenmikroskopie (REM), nur dass ein Ionenstrahl die Probe abtastet.</p><p>Der Vorteil: Mit dem Mikroskop lassen sich Materialien untersuchen, ohne dass die Forscher die Proben vorab behandeln müssen, wie es etwa bei Aufnahmen mit einem REM der Fall ist. Für ein REM-Bild müssen die Proben Strom leiten und werden – wenn sie wie das Silikatgerüst dieser Kieselalge ein Isolator sind – vorher mit einem leitenden Material beschichtet. Das kann dazu führen, dass bestimmte Strukturdetails verdeckt werden. Seit diesem Jahr steht den Wissenschaftlern am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) ein Ionenmikroskop einer neuen Geräteklasse zur Verfügung – weltweit existieren bislang weniger als zehn vergleichbare Anlagen. Zwei Ionen-Sorten stehen hier zur Auswahl: Geladene Helium-Atome garantieren eine hervorragende Auflösung im Nano-Bereich sowie eine einmalige Tiefenschärfe bis zu einigen Mikrometern; mit Neon-Ionen dagegen lassen sich auch Nano-Strukturen konstruieren, was einzigartige Experimente mit kleinsten Bauteilen ermöglicht.</p><p>
Das Mikroskop wurde im Rahmen der Helmholtz-Plattform für die Charakterisierung von Materialien für Energie-Systeme der Zukunft angeschafft und soll gemeinsam mit der Firma ZEISS am HZDR weiterentwickelt werden.</p><p>Bild: <a href="http://www.hzdr.de/db/Cms?pNid=0"_blank" class="external-link" external="1">HZDR</a>; Probe von Anne Jantschke, TU Dresden</p>



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Die ersten Bilder, die Rosetta aus der Nähe von der Oberfläche des Kometen machen konnte, zeigen eine zerklüftete und unregelmäßige Oberfläche. Nicht unbedingt die besten Bedingungen für das wichtigste Ziel der bereits zehn Jahre dauernden Mission: Im November soll eine kühlschrankgroße Landeeinheit auf dem Kometen landen und ihn untersuchen. Vorher wollen die Wissenschaftler den Kometen noch aus sicherer Entfernung genau kartieren. Auch um einen geeigneten Landeplatz zu finden.
<p><a href="http://blogs.esa.int/rosetta/" target="_blank" class="external-link" external="1">Link zum Rosetta-Blog</a></p>
Raumsonden sind ein wichtiges Werkzeug der Kometenforscher. In der Vergangenheit gab es eine Reihe spektakulärer Missionen, die beeindruckende Bilder geliefert haben. Eine Auswahl haben wir für Sie zusammengestellt.
<p><a href="http://www.helmholtz.de/index.php?id=4435" target="_blank" class="internal-link" external="1">Kometenbilder</a></p>
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Ob schmackhaft in Sushi oder Falten glättend in Hautcremes, ob glitschig im Meer oder als Energielieferant im Biodiesel – Algen begegnen uns heute an vielen Stellen unseres Alltags. Wissenschaftler vom Forschungszentrum Jülich wollen sogar mit ihnen fliegen: In den Projekten AUFWIND und OptimAL untersuchen die Forscher, wie aus Algen nachhaltig Biokerosin hergestellt werden kann. Dazu wurde kürzlich das 500 Quadratmeter große Algen Science Center im Forschungszentrum eröffnet. Dort werden die Mikroorganismen in mannshohen durchsichtigen Kunststoffschläuchen und Röhren gezüchtet, die aneinandergereiht in den Treibhäusern hängen. Oder sie wachsen auf Bändern, die wie ein riesiges Zeltdach aufgespannt werden (siehe Foto). Welche dieser Anlagen und Produktionssysteme unter ökologischen und wirtschaftlichen Aspekten die besten Ergebnisse liefern, wollen die Wissenschaftler nun untersuchen. Foto: Forschungszentrum Jülich

<p><a href="http://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/UK/DE/2014/14-05-16aufwind.html" target="_blank" class="external-link" external="1">Mit Algen fliegen (FZJ)</a></p>
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Feenkreise nennt man die kahlen runden Flecken, die in einigen Regionen im Südwesten Afrikas das trockene Grasland übersäen. Der Begriff verrät bereits viel über die Ungewissheit, die auch unter Wissenschaftlern bezüglich der Entstehung der seltsamen Gebilde herrscht. Sind es Gase, die aus den Tiefen des Erdinneren aufsteigen oder lässt die Konkurrenz um Wasser die Pflanzen absterben? Oder sind es Termiten, die die Wurzeln der Gräser anknabbern und so die Pflanzen über ihren unterirdischen Bauten verenden lassen? Für die Termiten-Hypothese gab es zuletzt einige Indizien; das Rätsel der Feenkreise schien gelöst. Doch Wissenschaftler vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ haben die Diskussion um die mystischen Kreise wieder entfacht. Vor allem die sehr regelmäßige Verteilung der Kreise über große Gebiete spricht gegen die Termitentheorie, denn deren Verteilung in der Landschaft ist eher unregelmäßig. Computermodelle, die die unterirdische Konkurrenz um Wasser simulieren, führen dagegen zu ganz ähnlichen Verteilungsmustern der kahlen Stellen. Die Theorie der Wasserkonkurrenz hat damit wieder die Nase vorn – es bleibt spannend. Bild: Dr. Stephan Getzin/UFZ

<p><a href="http://www.ufz.de/index.php?de=32841" target="_blank" class="external-link" external="1">Feenkreise wohl doch nicht durch Termiten entstanden (UFZ)</a></p>
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Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Potsdam (Deutsches GeoForschungsZentrum - GFZ) lassen ihre Ballone wie Flugdrachen aus sicherer Entfernung bis weit über den Schlotbereich aufsteigen, um im oberen Teil der Aschewolke Proben zu nehmen. Unter dem Ballon hängt an einem dünnen Stahlseil befestigt eine Dose, die in der Eruptionswolke über einen Auslösemechanismus zu öffnen und zu schließen ist. Der oberste Bereich der Eruptionswolke ist für die Vulkanforscher besonders interessant. Sie wollen Form und Gestalt der Partikel bei unterschiedlichen Magmentypen näher untersuchen. Feinere Aschepartikel werden schnell über weite Strecken verteilt und sind so nur noch schwer einzelnen Ereignissen zuzuordnen. Der Karymsky ist ein sehr gut überwachter Vulkan, mit Aschepartikeln, die oftmals gefährdend für den internationalen Flugverkehr sind. Bild: Thomas Walter, GFZ
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Bilder vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) lassen erkennen, wie groß der Einfluss des Vulkanismus auf die Marsoberfläche war. Lavaströme vom Vulkan Arsia Mons auf dem Mars haben den Mistretta-Krater und seine Umgebung stark geprägt. Die Aufnahmen wurden von einer speziellen Kamera auf der europäischen Mars Express-Sonde gemacht. Die Lavaströme haben sich von dem 18 Kilometer großen Vulkan ihren Weg über 900 Kilometer bis ins die Hochlandebene Daedalia Planum gebahnt. Das Bild zeigt eine topografische Bildkarte, auf der die Fließfront des Lavastroms besonders gut zu erkennen ist. Es entstand im November 2013 und basiert auf einem digitalen Geländemodell der Region, von dem sich die Topografie der Landschaft ableiten lässt, Bild: ESA/DLR/FU Berlin
<p><a href="http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10081/151_read-9679/year-all/#gallery/13875" target="_blank" class="external-link" external="1"> Lavaströme am Fuß des Mistretta-Kraters auf dem Mars (Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR)</a></p>
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Es hätte anders kommen können. Vor 130 Millionen Jahren zerfiel der Urkontinent Gondwana. Afrika und Südamerika driften seitdem auseinander. Die Trennlinie zwischen den beiden Kontinenten hätte allerdings auch anders verlaufen können. Zwischen Nigeria und Lybien verläuft eine Sollbruchlinie. Das Bild zeigt, wie die Welt heute aussähe, wenn die Trennung der beiden Kontinente entlang dieser Linie erfolgt wäre. Bild: Sascha Brune/Christian Heine/GPlates, CC-BY-ND 3.0 <p><a href="http://www.gfz-potsdam.de/pressemitteilungen/article/woher-hat-afrika-seine-form/?cHash=e43f4d312dc3940107f04dd8551cc874" target="_blank" class="external-link" external="1">Woher hat Afrika seine Form (Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ)</a></p>
29.06.2016

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