Wenn der Re­gen tropft

Es kann zu viel von ihm kom­men oder zu we­nig, er ist im­mer für Über­ra­schun­gen gut: Re­gen zeugt Re­gen, er kann gar Strom er­zeu­gen, in So­lar­zel­len!

Die Presse am Sonntag - - Wissen - VON JÜR­GEN LANGENBACH

Wie gut riecht die Luft, wenn es ge­reg­net hat, dann ist sie frisch ge­wa­schen. Aber: War­um soll et­was gut rie­chen, nur weil es frisch ge­wa­schen ist? Dann ist al­len­falls Gestank weg, und bei der Wä­sche in der Wasch­ma­schi­ne ein Par­fum des Wasch­pul­vers drin. War­um riecht sie dann doch so gut, die Luft, vor al­lem am Land? Viel­leicht weil durch den Re­gen et­was in sie hin­ein­kommt, or­ga­ni­sches Ma­te­ri­al vom Bo­den, auf den die Trop­fen pras­seln. Das hat bis­her nur nie­mand be­merkt, auch Che­mi­ke­rin Ma­ry Gil­les (Ber­ke­ley) schüt­tel­te den Kopf, als sie es das ers­te Mal un­ter dem Mi­kro­skop sah: „Ir­gend­et­was ist mit die­sen Pro­ben nicht in Ord­nung“, no­tier­te sie ins La­bor­buch.

Die Pro­ben wa­ren in Okla­ho­ma ge­zo­gen wor­den, man woll­te se­hen, was dort in der Luft schwebt: Die meis­ten Teil­chen sa­hen aus wie win­zi­ge Glas- split­ter. So et­was kann­te man nicht, es konn­te nur ei­ne Kon­ta­mi­na­ti­on sein, al­so zog man ein paar Mo­na­te spä­ter neue Pro­ben. Wie­der wa­ren die Par­ti­kel da. Al­so sah man die Um­welt an: Die Pro­ben wa­ren über land­wirt­schaft­li­chen Bö­den ge­zo­gen wor­den, an den Ta­gen da­vor hat­te es ge­reg­net. Die Wol­ken wa­ren aus ver­schie­de­nen Rich­tun­gen ge­kom­men, aus ih­nen konn­te die Fracht nicht stam­men.

Son­dern nur aus dem Bo­den, Gil­les re­kon­stru­ier­te den Weg: Wenn Er­de nass wird, löst sich ver­rot­te­te Bio­mas­se auf. Und wenn dann der nächs­te Trop­fen hin­ein­schlägt, bil­den sich Bläs­chen. Die­se ex­plo­die­ren und schleu­dern ih­re Fracht auch nach oben, viel: Nach ei­nem Stark­re­gen wa­ren 60 Pro­zent al­ler Teil­chen in der Luft von dem bis­her über­se­he­nen Typ, er be­steht aus Koh­len-, Stick- und Sau­er­stoff, Gil­les nennt ihn Asop (air­bor­ne soil or­ga­nic par­ti­cals) und sieht weit­rei­chen­de Kon­se­quen­zen et­wa für die Kli­ma­for­schung: Asop ha­ben die Grö­ßen­ord­nung von Teil­chen, die Wol­ken bil­den und ab­reg­nen las­sen (Na­tu­re Geo­sci­ence 2. 5.).

So zeugt Re­gen sich selbst. Dann fällt er wie­der, das kann ge­fähr­lich wer­den, klei­ne Tie­re et­wa sind schon von ein­zel­nen Trop­fen be­droht: Prallt ei­ner auf ei­nen flie­gen­den Mos­ki­to, ist das so, als wür­de ein Bus an ei­nen Fuß­gän­ger ge­ra­ten, der Trop­fen hat die 50-fa­che Mas­se des In­sekts. Aber es über­lebt, lässt sich mit hin­ab­rei­ßen und biegt nach ei­ner Dis­tanz von 13 Kör­per­län­gen zur Sei­te ab. Da­vid Hu (Geor­gia In­sti­tu­te of Tech­no­lo­gy) hat es er­kun­det, im Labor, in höchst aus­ge­tüf­tel­ten Ex­pe­ri­men­ten (Pnas 109, S. 9822).

So fröh­lich kann Wis­sen­schaft sein. So ernst auch: Dem ko­rea­ni­schen In­ge­nieur Won­jung Kim (So­gang Uni­ver­si­ty) fiel an Spin­nen­net­zen auf, dass sie Re­gen­trop­fen nicht nur stand­hal­ten, son­dern sie re­gel­recht sam­meln. Des­halb hat er Spin­nen­fä­den si­mu­liert – mit Kup­fer­drähtchen – und be­reg­net, es ging dar­um, op­ti­ma­le Qu­er­schnit­te für Fa­sern von Net­zen zu er­mit­teln, mit de­nen man Was­ser in re­gen­ar­men, aber ne­bel­rei­chen Ge­gen­den, et­wa der Ata­ca­ma­wüs­te, aus der Luft holt (Phy­sics of Fluids 28, 042001). Güs­se oh­ne En­de. Zu we­nig Was­ser ist das ei­ne Pro­blem, zu viel das zwei­te, vor al­lem, wenn es in Güs­sen oh­ne En­de kommt. Wann kommt es so? Dar­über, was noch in den Wol­ken hängt, gibt die Grö­ße der Trop­fen Be­scheid, die schon ge­fal­len sind. Auch dar­über, wie die rest­li­che Fuh­re kommt: Klei­ne Trop­fen ver­duns­ten am Weg, das bringt Küh­le, die­se bringt Wind bis Sturm. Des­halb be­hält die Na­sa seit 2014 mit Sa­tel­li­ten Re­gen­trop­fen im Au­ge, im Glo­bal Pre­ci­pi­ta­ti­on Mea­su­re­ment (GPM), es soll Wet­ter­pro­gno­sen ver­bes­sern, das sol­len seit Län­ge­rem schon Trop­fen­mess­ge­rä­te am Bo­den.

Dort misst bzw. do­ku­men­tiert auch die Na­tur, und dar­auf setz­te man Hoff­nun­gen, als es um ei­nes der größ­ten Rät­sel der Erd­ge­schich­te ging, je­nes der „faint young sun“, Carl Sa­gan und Ge­or­ge Mul­len ha­ben es 1972 be­merkt: Als die Son­ne jung war, strahl­te sie schwä­cher, das ist bei al­len Ster­nen so, die sich selbst ver­bren­nen. Erst wenn ihr Kern dich­ter wird – ge­nug Was­ser­stoff zu He­li­um fu­sio­niert ist –, stei­gen die Tem­pe­ra­tu­ren. So hat­te die Son­ne im Archai­kum, vor 3,8 bis 2,5 Mil­li­ar­den Jah­ren, nur 75 Pro­zent ih­rer heu­ti­gen Kraft. Die Er­de hät­te durch­ge­fro­ren sein müs­sen, 26 Grad käl­ter als der­zeit. Aber es gab flüs­si­ges Was­ser, ir­gend­et­was wärm­te. – Sa­gan/Mul­len fan­den kei­ne Lö­sung, auch an ex­tre­men CO2-Kon­zen­tra­tio­nen kann es nicht ge­le­gen ha­ben, die gab es nicht. Aber viel­leicht et­was an­de­res: Co­lin Gold­blatt (Na­sa) las aus 2,5 Mil­li­ar­den Jah­re al­tem Gestein, dass dop­pelt so viel Stick­stoff (N2) in der At­mo­sphä­re war wie heu­te, ent­spre­chend hoch könn­te der Luft­druck ge­we­sen sein. Und wenn die­ser hoch ist, ver­stärkt Stick­stoff den Ef­fekt von Treib­haus­ga­sen, sie ab­sor­bie­ren Strah­lung dann in ei­nem brei­te­ren Wel­len­be­reich. Dop­pelt so viel Druck wie heu­te hät­te ge­nügt.

Nur: Wie hoch war er im Archai­kum? 1851 hat­te der bri­ti­sche Geo­lo­ge Charles Ly­ell ei­ne Idee: Der Luft­druck zeigt sich in den Kra­tern, die von Re­gen­trop­fen in den Bo­den ge­schla­gen wer­den: Je hö­her der Druck, des­to lang­sa­mer fal­len sie. San­joy Jon (Na­sa) griff dies 2012 auf, an Trop­fen, die vor 2,7 Mil­li­ar­den Jah­ren in er­kal­ten­de Vul­kan­asche ein­schlu­gen. Dann ver­glich er

Wenn Re­gen auf die Er­de tropft, füllt er die Luft mit bis­her über­se­he­nen Teil­chen. Weil im Re­gen Sal­ze sind, kann mit Gra­phen be­schich­te­te Fo­to­vol­ta­ik ihn nut­zen.

mit Kra­tern in heu­ti­ger Vul­kan­asche: Sie sind fast gleich groß, der Druck im Archai­kum war kaum hö­her: Das Rät­sel der schwa­chen jun­gen Son­ne bleibt un­ge­löst (Na­tu­re Geo­sci­ence 7, S. 335).

Ru­hig schla­fen kann man trotz­dem. Schwie­ri­ger ist es mit dem, das die Er­de heu­te er­wärmt, vor al­lem CO2, und vor al­lem je­nes aus dem Ver­bren­nen fos­si­ler Ener­gie­trä­ger. An­de­re Qu­el­len wä­ren bes­ser, am bes­ten die, der fast al­le Ener­gie zu ver­dan­ken ist, die Son­ne. Am al­ler­bes­ten wä­re es, man könn­te ih­re Strah­lung di­rekt nut­zen, man tut es auch, et­wa mit Fo­to­vol­ta­ik.

Nur reg­nen darf es nicht. Oder doch? So­lar­zel­len könn­ten auch dann lie­fern, Qun­wei Tang (Qing­dao) hat den „pro­of of prin­ciple“ge­führt (An­ge­wand­te Che­mie 21. 3.): Er mach­te sich das Wun­der­ma­te­ri­al Gra­phen zu­nut­ze – er be­schich­te­te So­lar­zel­len da­mit – und den Um­stand, dass im Re­gen Sal­ze sind, et­wa von Na­tri­um. Die po­si­tiv ge­la­de­nen Io­nen bin­den an das Gra­phen, sie sam­meln sich auf der Sei­te des Was­sers. Auf je­ner des Gra­phens sam­meln sich Elek­tro­nen, bei­de zu­sam­men bil­den ei­nen Pseu­do­kon­den­sa­tor. Die­ser lie­fert Strom, nicht all­zu viel – Wir­kungs­grad 6,5 Pro­zent –, aber im­mer­hin.

Newspapers in German

Newspapers from Austria

© PressReader. All rights reserved.