Wenn die Moleküle radikal werden

+++ Position 67° 57’ S, 6° 39’ W +++ Ab heute sind wir für 5 Tage auf der Scholle +++ Das Thermometer zeigt -27,7° C an +++ Immer noch kein Sonnenaufgang
3. Juli 2013

Wir blicken nicht nur auf, in und unter das Eis. Nein, wir schauen natürlich auch nach oben. Denn was sich in der Atmosphäre abspielt, ist nicht nur spannend, sondern wichtig, um das Wechselspiel zwischen Ozean, Eis und Atmosphäre zu verstehen. Die promovierte Physikerin Joelle Buxmann ist das erste Mal auf einer Polarstern-Expedition, das erste Mal in der Antarktis und das erste Mal Hubschrauber geflogen. Manchmal steht sie an Deck, lehnt sich über die Reling, so als wolle sie dem Eis noch ein wenig näher sein und vor Freude die ganze Welt umarmen.

Seit fast neun Jahren ist Joelle den Halogenen in unserer Atmosphäre auf der Spur, zum Beispiel Chlor, Brom und Iod, kurz gesagt den Ozon-Killern. „Halogene sind sehr reaktionsfreudig und zerstören effektiv Ozon, sowohl in etwa 20 Kilometer Höhe, als auch in Bodennähe“, sagt die Atmosphärenforscherin. Sie misst die Halogenoxide (Bromoxid und Iodoxid), die direkt am Ozonabbau beteiligt sind. Dabei möchte sie herausfinden, welchen Einfluss Halogenverbindungen aus natürlichen Quellen, in unserem Fall Meereis und Seesalzaerosole, haben. „Die Freisetzungsmechanismen sind noch wenig verstanden. Während des polaren Frühlings verschwindet Ozon zum Teil komplett“, erklärt sie. Verantwortlich seien hauptsächlich Bromradikale. „Im Polarwinter bilden sich die Vorläuferstoffe in der Dunkelheit und werden dann durch die ersten Sonnenstrahlen aktiviert. Und diesen Ablauf möchten wir besser verstehen“, so Joelle.

Während wir durch die Polarnacht fahren ist also die große Frage: Wann beginnt die Aktivierung der Bromradikale und damit die Zerstörung des Ozons?

Joelle von der Universität Heidelberg gehört hier an Bord zu der Arbeitsgruppe „Atmosphärische Chemie“, die von Katharina Abrahamsson, Universität Göteborg, geleitet wird. Mit ihren Kollegen aus Schweden misst sie die organischen Vorläufer der Ozon-Killer, außerdem Quecksilber – in der Luft, im Wasser und im Eis. „Quecksilber  kann vor allem von Brom in seinen chemischen Eigenschaften verändert werden. Dadurch wird es wasserlöslich und kann von Tieren und Menschen aufgenommen werden“, sagt Joelle und rückt ihre bunte Häkelmütze zurecht, bei der, anders als in der Atmosphäre, alle Elemente in perfekter Harmonie für Fröhlichkeit sorgen.

„Iodverbindungen scheinen sich zudem im Schnee anzureichern und dann durch Luftaustausch in die Atmosphäre zu gelangen. Dieses Phänomen wurde bisher nur in der Antarktis beobachtet. Die vertikale Verteilung mit der Höhe ist dabei  sehr interessant für uns“, erklärt die Wissenschaftlerin. Deswegen haben Thomas Müller und Carsten Möllendorf, die beiden Techniker unseres Hubschrauber-Teams, Joelles Messgerät an den Helikopter montiert. Das Instrument ist ein Eigenbau des Instituts für Umweltphysik in Heidelberg, bei dem Udo Frieß, Johannes Lampel, Johannes Zielcke und Jan-Marcus Nasse die Hauptarbeit geleistet haben.

Der Blick nach oben und von oben ist für die Physikerin besonders spannend: „Iod ist ein Vorläufer zur Partikelbildung. Ohne Partikel gäbe es keine Wolken am Himmel. Zusätzliche Informationen über Meereisdicke und Beschaffenheit des Eises, die von den Meereisphysikern gleichzeitig auf den Hubschrauberflügen ermittelt werden, können uns vielleicht Aufschluss darüber geben, welche Bedingungen für eine Halogenfreisetzung wichtig sind.“ Joelle steht an Deck, schaut aufs Eis und schiebt eine ihrer Haarsträhnen unter die bunte Häkelmütze. Die Mütze ist ein Geschenk ihrer Freundin, am letzten Abend vor der Fahrt in die Antarktis aus Wollresten gehäkelt – und so eine Mütze schützt nicht nur vor der manchmal eisigen Kälte.

Nun freut sich Joelle Buxmann auf unsere 5-Tage-Eisstation. Sie will ihre Multireflektionszelle aufs Eis bringen. Die sendet einen LED-Lichtstrahl zwischen zwei unscheinbar aussehenden Boxen hin und her – so wird ein Lichtweg von 5.000 Metern erzeugt, in dem die Halogenverbindungen ihren „Fußabdruck“ hinterlassen.

Eine kurze Reportage über die Expedition gibt es auf der Internetseite von National Geographic.

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