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Anhand der Länge der hellen Striche kann die Größe
der Kristalle in dem Methanhydrat ermittelt werden: ca. 0,6
Millimeter. Zehnmal größer als im Labor gezüchtete Kristalle.
Foto: Stephan A. Klapp, GLOMAR
Die Magneten von DORIS III am Hamburger
Synchrotronstrahlungslabors HASYLAB beschleunigen Elektronen bis
knapp unter Lichtgeschwindigkeit.
Foto: DESY in Hamburg
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Natürliche Methaneis-Kristalle erreichen
Durchmesser von ca. 0,6 Millimeter, während im Labor erzeugte
Methaneisproben nur etwa 0,04 Millimeter groß sind. "Wir waren von den
Ergebnissen völlig überrascht - anhand von im Labor erzeugten
Kristallen dachten wir, das natürliche Kristalle viel kleiner sind",
so Stephan Klapp. "Anscheinend verändern sich die Kristalle nach ihrer
ersten Bildung noch und wachsen. Vielleicht ist es sogar möglich, dass
die Größe etwas über das Alter von Methaneis verrät", mutmaßt der
Geologe.
Methaneis ist ein wichtiger Teil im globalen Kohlenstoffkreislauf. Die
schieren Mengen, die im Meeresboden lagern, enthalten mehr Energie als
alle Öl-, Kohle- und Gasvorräte der Welt zusammen. Gleichzeitig ist
das in ihm enthaltene Methan 30-Mal klimaschädlicher als Kohlendioxid,
wenn es in die Atmosphäre gelangt. Von daher ist es wichtig, dass wir
so viel wie möglich über diesen Stoff erfahren. Dazu gehört auch die
Kenntnis seiner Kristallstruktur. Denn dieses Wissen hilft, zu
verstehen, wie sich Methaneis bildet, wie es wächst und welche
Prozesse in seiner Umgebung ablaufen.
Um die nur bei hohem Druck und niedrigen Temperaturen stabilen
Kristalle zu messen, nutzte Stephan Klapp Synchrotronstrahlen, erzeugt
durch den Teilchenbeschleuniger DORIS III des Hamburger
Synchrotronstrahlungslabors HASYLAB. Damit das Methaneis nicht zu
Wasser und Gas zerfällt, wurden die Proben auf unter minus 200 Grad
Celsius abgekühlt. Das hieß aber auch, dass die Messstrahlen mehrere
Zentimeter Metall - Isolierung und Probenbehälter - durchdringen
mussten, um zur Probe zu gelangen und dann noch einmal denselben Weg
bis zur Aufzeichnung auf der anderen Seite der Probe.
"Dazu brauchten wir extrem hochenergetische Röntgenstrahlung. Genau
wie bei sichtbaren Licht hat auch Röntgenstrahlung ein breites
Spektrum an Wellenlängen. Die Strahlung, die ein Arzt verwendet, ist
im Vergleich zu der von uns benutzten energiearm und langwellig.",
erklärt Stephan Klapp. "Diese Strahlung entsteht, wenn Elektronen auf
knapp unter Lichtgeschwindigkeit beschleunigen und dann um die Kurve
des Beschleunigerringes fliegen. - Die Strahlung fliegt weiter
geradeaus. Und genau an diesen Stellen positionieren wir unsere
Probenbehälter", erläutert der frischgebackene Preisträger weiter. Die
Strahlung durchdringt mühelos die Wand des Beschleunigers, den
Probenbehälter samt Probe und wird auf der anderen Seite
aufgezeichnet. Anhand der Länge der Streifen, das die Strahlung bei
der Aufzeichnung hinterlässt, können die Wissenschaftler auf die Größe
der Kristalle schließen.
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