Hintergrund

Kosmogene Nuklide sind seltene Isotope, die durch die Wechselwirkung von Atomen mit kosmischer Strahlung entstehen, d. h. mit geladenen Teilchen, die mit hoher kinetischer Energie auf die Erde treffen. Die meisten dieser Teilchen stammen aus Supernovae in unserer Galaxie. Wenn die kosmische Strahlung in die Erdatmosphäre eindringt, kollidiert sie mit Stickstoff- und Sauerstoffatomen, aus denen meteorische kosmogene Nuklide wie z. B. ¹⁴C und ¹⁰Be gebildet werden. Eine Kaskade sekundärer kosmischer Strahlung erreicht schließlich die oberen Meter der Erdoberfläche und dringt in diese ein, wo in situ kosmogene Nuklide wie z. B. ¹⁰Be, ¹⁴C, ²⁶Al oder ³⁶Cl gebildet werden. Die oben genannten Nuklide sind radioaktiv, haben unterschiedliche Halbwertszeiten und eignen sich zur Datierung von Landformen und zur Quantifizierung von Erosions- und Verwitterungsraten. Wir erweitern ständig den Einsatz kosmogener Nuklide, um die dynamische Reaktion der Erdoberfläche auf Veränderungen des Klimas, der Biota und der Tektonik zu bestimmen. Wir arbeiten hauptsächlich mit in situ produziertem ¹⁰Be und ²⁶Al sowie mit meteoritischem ¹⁰Be. Während in situ erzeugtes ¹⁰Be Quarzkörner voraussetzt und daher nicht auf quarzfreie Gesteine wie Basalt oder Kalkstein anwendbar ist, kann meteorisches¹⁰Be auf jeden Gesteinstyp angewendet werden. Wir entwickeln derzeit meteorische kosmogene Nuklidmethoden zur Quantifizierung von Verwitterungs- und Denudationsraten in quarzfreien Gesteinen wie Basalt und Karbonat, da sie Schlüsselkomponenten im langfristigen CO₂-Kreislauf sind.

Wissenschaftliche Schlüsselfragen

• Wie können wir die Denudationsraten mit kosmogenen Nukliden in verschiedenen Landschaften, zum Beispiel in großen Ablagerungsbecken oder sich schnell erhebenden Gebirgszügen, genau quantifizieren?

• Wie können wir die Kombination von in situ und meteorischen kosmogenen Nukliden in einem einzigen Bodenprofil nutzen, um die Schätzungen der Produktionsraten zu verbessern?

• Wie können wir die Methoden der meteorischen kosmogenen Nuklide in Karbonatlandschaften erweitern, um die Tiefenverwitterung, die Erosion von Boden und Sediment und die Bildung von Sekundärkarbonaten einzuschränken?