Geo- und Raumwissenschaften

Abschmelzendes Grönlandeis – nur ein Symptom des Klimawandels oder Vorbote einer Eiszeit?

Abschmelzendes Grönlandeis – nur ein Symptom des Klimawandels oder Vorbote einer Eiszeit?

Bohrkerne können den Blick in die Klimageschichte eröffnen. Marit Paul untersuchte eine solche Probe aus dem Meerfelder Maar durch die Analyse von Fettsäureketten in den Sedimenten. Weil deren Längen mit der jeweils herrschenden Temperatur korrelieren und die Schichtung der Sedimente eine Art von Jahresringen ergibt, ließ sich die letzte Kaltzeit aus der Probe herausarbeiten. Da dieser Kälteperiode eine starke Abschwächung des Golfstroms durch das abschmelzende Grönlandeis vorausging, fragte sich die Jungforscherin, ob auch das heutige Abschmelzen des Eisschildes zu einer neuen Eiszeit in Europa führen kann. Zwar muss die Antwort offenbleiben, aber ihr Beitrag zum verbesserten Verständnis der Zusammenhänge wird helfen, die Auswirkungen der globalen Klimaerwärmung besser zu verstehen.

Analyse eines Lebenserhaltungssystems für eine Mondbasis am lunaren Südpol

Analyse eines Lebenserhaltungssystems für eine Mondbasis am lunaren Südpol

Nach längerer Zeit soll der Mond wieder zum Ziel bemannter Weltraummissionen werden, die NASA hat sogar Pläne für eine feste Station. Mit der Frage, wie eine solche Mondbasis aussehen könnte, befasste sich Lena Kahle in ihrer Forschungsarbeit. Der wichtigste Aspekt dabei ist, wie Lebenserhaltungssysteme und Stromversorgung dimensioniert sein müssen, damit Menschen dauerhaft auf unserem Trabanten siedeln können. Die Jungforscherin entwarf ein Ensemble aus Luftfiltern, Bioreaktoren, Brennstoffzellen und Solarmodulen, inspiriert durch das System auf der Raumstation ISS. Um Abmessung und Zusammenspiel der Komponenten zu prüfen, simulierte sie den Betrieb der Mondbasis mit dem Computer. Dadurch ließ sich unter anderem die erforderliche Größe der Tanks für Wasserstoff und Sauerstoff berechnen.

Die Parallaxe ist die Königsklasse

Die Parallaxe ist die Königsklasse

Unter allen Sternen ist Barnards Pfeilstern derjenige mit der größten bekannten Eigenbewegung. Konrad Thiel und Emmily Grunert setzten sich das Ziel, die diversen in der Astronomie relevanten Bewegungsparameter – Radial-, Tangential- und Raumgeschwindigkeit – mit einfachen Mitteln zu untersuchen. Sie erstellten mit Teleskop und Kamera im Monatsabstand Fotos des Sternenhimmels und werteten die Bilder digital aus. Dabei war auch die Parallaxe, also die nur scheinbare Veränderung der Position eines Objektes, zu berücksichtigen. Diese ergibt sich durch die Bewegung der Erde um die Sonne im Verlauf der Jahreszeiten. So konnten die Jungforscherin und der Jungforscher die verschiedenen Geschwindigkeiten des Pfeilsterns mit oft nur geringen Abweichungen von in der Literatur genannten Werten ermitteln.

Ein Vergleich von Schottergarten und Rasenfläche in ihrem Einfluss auf das Mikroklima

Ein Vergleich von Schottergarten und Rasenfläche in ihrem Einfluss auf das Mikroklima

Mancher Hauseigentümer entscheidet sich heute für eine Schotterfläche anstelle einer Grünfläche vor dem Haus. Felix und Florian Heim wollten wissen, welche Auswirkung diese Gartengestaltung auf das kleinräumige Klima hat. Auf zwei nebeneinander liegenden Versuchsfeldern – eines mit Schotter, eines mit Rasen – bauten sie zwei identische Messstationen auf. Damit erfassten sie mehrere Monate lang die meteorologischen Größen und fanden heraus, dass sich sowohl der Boden des Schottergartens als auch die Luftschicht direkt darüber bei starker Sonneneinstrahlung besonders schnell und stark erwärmte. Über dem Gras war die Luftfeuchtigkeit zudem höher und der Grasboden speicherte die Niederschläge länger. Aus ökologischen Gründen lehnen die Jungforscher Schottergärten daher ab.

Erprobung einer Möglichkeit zur mobilen Messung der Feinstaubbelastung

Erprobung einer Möglichkeit zur mobilen Messung der Feinstaubbelastung

Messstationen für Feinstaub sind in Städten oft wenig repräsentativ für das umliegende Areal. Tim Schwarzbach absolvierte daher über mehrere Monate hinweg 68 Fahrten auf der immer gleichen Route durch Dresden. Auf seinem Fahrrad hatte er ein Feinstaubmessgerät dabei, das – gekoppelt mit den GPS-Daten des Smartphones – für die gut zwei Kilometer lange Strecke jedes Mal ein räumliches Profil der Luftbelastung erstellte. So konnte der Jungforscher nicht nur zeigen, welche Straßenabschnitte besonders stark durch Feinstaub belastet waren, sondern auch Faktoren ermitteln, die Einfluss auf die Luftqualität haben – wie das Wetter und die Tageszeit. Damit bewies er, dass sich bereits mit einfachen Mitteln ein präziseres Bild der Luftbelastung zeichnen lässt, als es stationäre Messstellen können.

Festgeklebt und eingeschlossen für die Ewigkeit II – Pollen in Bitterfelder Bernstein

Festgeklebt und eingeschlossen für die Ewigkeit II – Pollen in Bitterfelder Bernstein

Einschlüsse im Bernstein können Hinweise auf dessen Alter geben. Zumeist richten Forschende ihr Augenmerk dabei auf die konservierten tierischen Überreste. Inga Lovisa Endtmann hingegen untersuchte die eingeschlossenen Pollen. Sie analysierte Dünnschliffe von Bitterfelder Bernstein und löste das fossile Harz zudem im Labor auf. So konnte sie mindestens 14 verschiedene Typen von Pollen und Sporen dokumentieren und auf die Artenzusammensetzung des Bitterfelder Bernsteinwaldes schließen. Daraus wiederum leitete die Jungforscherin das Alter der untersuchten geologischen Schichten ab, das sie nun auf 34 bis 41 Millionen Jahre taxiert. Damit wäre das Gestein noch älter als bisher in der Literatur angegeben. Weitere Untersuchungen sollen folgen, um die Altersbestimmung weiter zu präzisieren.

Geologische und klimatologische Untersuchungen in Püttlingen

Geologische und klimatologische Untersuchungen in Püttlingen

Seit 2016 protokollierten Michael und Johann Rosch jede Woche auf jeweils denselben Flächen in Püttlingen den Blühbeginn und das Blühende von 140 verschiedenen Pflanzen. Dabei konnten sie nachweisen, dass viele Arten in den letzten Jahren zum Teil erheblich früher blühten als in der Fachliteratur angegeben. Manche Pflanzen erwachten sogar mehr als einen ganzen Monat früher aus ihrer Winterruhe. Um die als Ursache vermutete Erwärmung auch anhand meteorologischer Daten nachzuweisen, bauten die Jungforscher 2018 zusätzlich eine eigene Wetterstation auf. Diese zeigte, dass mit nur einer einzigen Ausnahme alle Monate wärmer waren, als es nach einer vorliegenden Klimastatistik zu erwarten gewesen wäre. Der Klimawandel, so ihr Fazit, ist längst vor unserer eigenen Haustür nachweisbar.

Konstruktion des Antriebsstranges eines Rovers basierend auf dem Tensegrity-Prinzip

Konstruktion des Antriebsstranges eines Rovers basierend auf dem Tensegrity-Prinzip

Ein sogenanntes Tensegrity ist eine sich selbst stabilisierende Konstruktion aus Stäben und Seilen. Verändert man die Geometrie des Gebildes, etwa durch gezieltes Verkürzen bestimmter Seile mittels eines integrierten Motors, kann sich das Objekt fortbewegen. Samira Maia Trommer analysierte verschiedene Varianten der technischen Umsetzung und entschied sich für die aus ihrer Sicht günstigste Bauform, um sie in der Praxis zu testen. Die Jungforscherin hatte dabei einen konkreten Einsatzzweck im Blick: Tensegritys könnten eines Tages jene Fahrzeuge ersetzen, die heute bei Weltraummissionen – speziell zur Erkundung auf dem Mars – eingesetzt werden. Denn ein Tensegrity nimmt wenig Raum ein und ist durch seine luftige Konstruktion sehr leicht, was beim Transport in Raumfähren einen großen Vorteil darstellt.

Landwirtschaft auf Kosten der Umwelt? Auswirkung verschiedener Pflanzen auf Böden

Landwirtschaft auf Kosten der Umwelt? Auswirkung verschiedener Pflanzen auf Böden

Nachdem das Image von Biogas durch riesige Maisfelder gelitten hat, wird die Durchwachsene Silphie als ökologisch vorteilhafte Alternative diskutiert. Isabell Seibel und Melina Reckermann verglichen die Auswirkungen von Silphie und Mais auf Boden und Wasserhaushalt, indem sie sowohl bestehende Felder analysierten als auch Kulturen in eigenen Boxen anlegten. Ihre Ergebnisse sprechen für die Silphie: Sie reguliert den Wasserhaushalt des Bodens besser und senkt so das Risiko von Nitratauswaschung. Zudem bildet sie mehr Humus als der Mais, was den Bodenorganismen zugutekommt, und sie ist insektenfreundlich. Eine „Wunderpflanze“ ist die Silphie nach Ansicht der Jungforscherinnen nicht, aber sie macht Biogas umweltfreundlicher, nicht zuletzt, weil sie ohne jährlichen Herbizideinsatz auskommt.

Mikroplastik in Alpenseen – Detektion mittels Nilrot-Färbung

Mikroplastik in Alpenseen – Detektion mittels Nilrot-Färbung

Feinste Plastikpartikel sind inzwischen fast überall in der Umwelt zu finden. Lisa Schreyer nahm sich die Ufersedimente von zwei bayerischen Seen vor und entwickelte ein einfaches Verfahren zum Nachweis der Kunststoffe. Ihre Proben, die sie an jeweils vier Stellen der Seen entnahm, behandelte sie im Labor mit dem fluoreszierenden Farbstoff Nilrot. Da dieser sich speziell an die Polymere bindet, lassen sich die gesuchten Mikropartikel anschließend aufgrund der Wellenlänge des zurückgestrahlten Lichtes per Mikroskop leicht identifizieren. Den höchsten Partikelwert wies die Jungforscherin in der Nähe eines Seebades nach – ein Indiz dafür, dass dort besonders viel Plastikmüll in die Umwelt eingetragen wird, der dann im Laufe der Jahre in kleinste Teile zerfällt und sich im Sediment ablagert.

Modellerzeugung der Erde durch Fernerkundung

Modellerzeugung der Erde durch Fernerkundung

Die Rohdaten von Satellitenbildern beschreiben lediglich, in welchem Maße elektromagnetische Wellen einer bestimmten Länge von den jeweiligen Orten abgestrahlt werden. Sollen daraus Rückschlüsse auf die Art der Landnutzung gezogen werden, müssen die Daten aufwendig verarbeitet werden. Jannik Malte Nicolaysen entwickelte einen selbstlernenden Algorithmus, der unterschiedlich genutzte Flächen zu differenzieren vermag. Der Jungforscher trainierte das System anhand eines bekannten Areals und konnte so am Ende viele Strukturen in der Landschaft mit hoher Präzision identifizieren. Das gelang zudem mit einer überschaubaren Rechenleistung. So werden bessere Analysen der Erdoberfläche im Sinne der Umweltforschung möglich – etwa, indem das Abholzen der Regenwälder genauer erfasst werden kann.

Ökologischer Einfluss von Reifenabrieb auf Straßenrandpflanzen

Ökologischer Einfluss von Reifenabrieb auf Straßenrandpflanzen

Die größte Quelle von Mikroplastik in der Umwelt ist der Reifenabrieb. Lara Melike Ugur und Nico Krüger wollten wissen, welche Auswirkungen die Partikel auf das Wachstum von Pflanzen haben. In Bechern säten sie vier verschiedene Pflanzenarten sowie eine Blumenmischung an. Sie präparierten jeweils vergleichbare Becher, sowohl mit als auch ohne Beimischung von Reifenabrieb im Boden. Dabei zeigte sich, dass die Pflanzenarten unterschiedlich auf die Kontamination reagieren; solche mit größeren Samen vertrugen den Abrieb besser. Die beiden stellten zudem fest, dass die Pflanzen auf den verschmutzten Böden schneller eingingen und dass der pH-Wert des Bodens durch die Partikel zunahm. Daraus schließen die beiden, dass der Eintrag von Reifenabrieb in den Boden verringert werden muss.

Photometric search for Exomoons by using deep learning and a convolutional neural network

Photometric search for Exomoons by using deep learning and a convolutional neural network

Astronomen kennen mehr als 4 000 Exoplaneten. Das sind Himmelskörper, die um einen anderen Stern als die Sonne kreisen. Allerdings konnte bei keinem davon bislang ein dazugehöriger Mond sicher nachgewiesen werden, obwohl es einige mögliche Kandidaten gibt. Lukas Weghs schrieb ein selbstlernendes Programm für einen Hochleistungsrechner, das hilft, mögliche Exomonde zu identifizieren. Das geschieht mittels der Transitmethode, mit der auch Exoplaneten detektiert werden: Sobald ein Himmelskörper aus Sicht der Erde vor einem Stern vorbeizieht, senkt er dessen Helligkeit minimal nach einem definierten Muster. Ein vorhandener Exomond würde dieses Muster noch etwas mehr verändern. So helfen die Algorithmen des Jungforschers, astronomische Helligkeitsmessungen nach Spuren von Exomonden zu durchsuchen.

Untersuchung des astronomischen Seeings durch Aperturfotometrie von Strichspuren

Untersuchung des astronomischen Seeings durch Aperturfotometrie von Strichspuren

Fotografiert man Sterne in Langzeitaufnahme, ohne die Kamera astronomisch nachzuführen, hinterlassen die Himmelskörper auf dem Bild Strichspuren. Da diese den zeitlichen Verlauf der sichtbaren Helligkeit des betreffenden Sterns widerspiegeln, lässt sich anhand der Spur für jeden Zeitpunkt das sogenannte Seeing, also das Maß der Bildunschärfe durch Luftunruhe, ermitteln. Ole Benstem analysierte entsprechende Himmelsaufnahmen mit einer selbst entwickelten Software. Auf Basis seiner Daten lassen sich Sternfotos digital korrigieren, indem die für jeden Aufnahmezeitpunkt bekannten Störungen durch die Erdatmosphäre passgenau herausgefiltert werden können. Damit lassen sich Helligkeit und Position von Himmelskörpern trotz der unruhigen Lufthülle der Erde noch präziser bestimmen.

Analyse von oben – Analyse der Biodiversität des Spessarts anhand von Baumart und -alter

Analyse von oben – Analyse der Biodiversität des Spessarts anhand von Baumart und -alter

Der Hochspessart wurde als möglicher Nationalpark diskutiert. Jonas Köhler wollte daher wissen, wie es um die ökologische Vielfalt des dortigen Waldes steht. Dazu glich er Satellitenbilder mit Feldbeobachtungen ab und konnte so ein System entwickeln, das für jeden einzelnen Bildpunkt Rückschlüsse auf Alter und Art der dort wachsenden Bäume erlaubt. Anschließend definierte er einen Biodiversitätsindex, der sich für jeden Rasterpunkt durch einen Vergleich mit der angrenzenden Vegetation ergibt. In der Gesamtbetrachtung des Spessarts zeigte sich, dass ein hochdiverser Wald recht selten ist, die Naturschutzgebiete jedoch überdurchschnittliche Werte erreichen. Der Jungforscher ist überzeugt, dass sein Konzept auf andere Regionen übertragbar ist und helfen kann, deren ökologische Vielfalt zu bewerten.

Fahrt ihr noch oder hustet ihr schon? Feinstaubbelastung vor Schulen in Saarlouis

Fahrt ihr noch oder hustet ihr schon? Feinstaubbelastung vor Schulen in Saarlouis

Der Feinstaub, der durch den Autoverkehr verursacht wird, gefährdet die Gesundheit. Aus diesem Grund befassten sich Angelina Lattuca und Sina Sehn mit der Qualität der Atemluft an den Straßen vor den Schulen in Saarlouis. Mit einem Feinstaubmessgerät analysierten sie dabei zwei verschiedene Größen von Staubpartikeln. Um die Messwerte in Relation zu anderen Quellen zu setzen, untersuchten sie parallel die Luftverschmutzung beim Grillen und fanden auch dort große Mengen an Feinstaub. Beim Staubsaugen dagegen wurden weniger Partikel abgegeben, da der Staubfilter der Geräte die Partikel wirksam zurückhält. Damit die Feinstaubwerte in Saarlouis künftig sinken, fordern die Jungforscherinnen Eltern und Schüler dazu auf, weniger mit dem Auto zur Schule zu fahren und stattdessen andere Verkehrsmittel zu nutzen.

Fluoro514 – die Wege des Uranins sichtbar gemacht

Fluoro514 – die Wege des Uranins sichtbar gemacht

Hydrogeologen analysieren Flusssysteme, indem sie dem Wasser sogenannte Tracer zusetzen. Das sind ungiftige Stoffe, die später in Wasserproben nachgewiesen werden können; verbreitet ist dabei der Fluoreszenzfarbstoff Uranin. Mischt man einen solchen Marker ins Wasser, kann man Fließgeschwindigkeiten erfassen. Auch lässt sich so aufklären, ob das Wasser, das an einer Stelle versickert, das gleiche ist, das an anderer Stelle wieder zutage tritt. Bislang musste man die genommenen Wasserproben allerdings mit ins Labor nehmen, denn erst dort bestand die Möglichkeit, Spuren des Tracers nachzuweisen. Martin Rauch entwickelte ein tragbares, preisgünstiges und netzunabhängiges Gerät, das bereits vor Ort die Messung der Uraninkonzentration möglich macht, was hydrogeologische Markierungsversuche ungemein erleichtert.

Grenzen und Möglichkeiten der Analyse von Sternenspektren mit einer Spiegelreflexkamera

Grenzen und Möglichkeiten der Analyse von Sternenspektren mit einer Spiegelreflexkamera

Mit einer guten Spiegelreflexkamera lässt sich die Rotationsgeschwindigkeit der Sonne ermitteln, wie Ricardo Reinke in seinem Forschungsprojekt zeigte. Er fotografierte den leuchtenden Himmelskörper und analysierte anhand der Fotos die Farbspektren an den beiden Rändern der sichtbaren Sonnenscheibe. Da sich die eine Seite durch die Rotation der Sonne auf den irdischen Betrachter zubewegt, die andere Seite dagegen von ihm weg, tritt der sogenannte Dopplereffekt auf: Die Lichtspektren an beiden Seiten unterscheiden sich etwas. Daraus errechnete der Jungforscher eine Rotationsgeschwindigkeit, die dem bekannten Wert der Sonne recht nah kommt. So konnte er vorführen, was mit konventioneller Technik in der Astronomie möglich ist. Wo die handelsübliche Kamera an Grenzen stößt, nutzte er dann eine gekühlte Astrokamera.

Karstgewässeruntersuchung mittels selbst entwickelter Methoden am Beispiel der Križna Jama

Karstgewässeruntersuchung mittels selbst entwickelter Methoden am Beispiel der Križna Jama

Höhlen sind äußerst empfindliche Lebensräume für seltene Organismen und unterliegen daher einem besonderen Schutz. Leon Kausch, Leon Nitsche und Moritz Grumann wollten den Geheimnissen der Karsthöhle Križna Jama auf den Grund gehen. Eine Urlaubsreise nach Slowenien hatte ihren Forschergeist geweckt. Welche Mikroorganismen beherbergt die Höhle? Funktioniert der Höhlenschutz trotz Tourismus? Um diese Fragen zu beantworten, entwickelten die Jungforscher ein kleines Forschungsboot mit Luftpropellerantrieb, mit dem sie vollautomatisiert Wasserproben entnehmen konnten. Ihre Analysen zeigten keine negativen Einflüsse durch eine behutsame touristische Nutzung. Im Übrigen geben sie Anlass zu der Vermutung, dass ein weiterer, bislang unbekannter und nährstoffreicher Wasserzufluss zur Höhle existiert.

Methode zur grafischen Auswertung des Hipparcos-Sternkataloges

Methode zur grafischen Auswertung des Hipparcos-Sternkataloges

Der im Jahr 1997 veröffentlichte Hipparcos-Sternkatalog listet 118 000 Sterne auf. Anouk Soisson analysierte die Daten im Hinblick auf die Häufigkeiten einzelner Merkmale und deren räumliche Verteilung. Die beobachtete Verteilung von Sternen verschiedener Massen und Entwicklungsstufen stellte sie dabei der erwarteten Verteilung gegenüber. Es zeigte sich, dass Sterne vom Typ Roter Riese im Katalog überproportional stark vertreten sind, da sie auf größere Entfernung hin wahrnehmbar sind als klassische Sterne gleicher Masse. Der Sternkatalog gibt die Realität daher nur bedingt wieder. Die Jungforscherin hofft nun, dass sich durch detailliertere Kenntnis der Verteilung von Sternen in der Galaxis und die Häufigkeiten von Himmelskörpern verschiedenen Typs die Entwicklung des Weltalls noch besser verstehen lässt.

Schwermetallkontamination in Böden und deren Flora am Beispiel „Obere Innerste"

Schwermetallkontamination in Böden und deren Flora am Beispiel „Obere Innerste"

Es gibt Pflanzen, die auch auf Böden mit hoher Schwermetallkonzentration wachsen. Somit sind sie in gewisser Hinsicht ein Bioindikator. Solche Erzpflanzen, auch Chalkophyten genannt, nahm sich Frederik Hachmeister vor. Er protokollierte die Vegetation an einigen Standorten im Schwemmbereich des Flusses Innerste, der im Harz ehemalige Bergbaugebiete durchfließt. Zugleich erfasste er auch jeweils die Temperatur und Intensität der Sonneneinstrahlung, um die bestehenden Unterschiede der Flora besser einordnen zu können. So konnte der Jungforscher Areale ermitteln, in denen – markiert durch die Art des Bewuchses – offenbar Schwermetalle vorhanden sind. Damit lässt sich in Zukunft womöglich bereits anhand der Pflanzengesellschaften abschätzen, welche Metalle in welchen Konzentrationen am jeweiligen Standort zu finden sind.

Spektroskopische Vermessung der LBV-Sterne Deneb und P Cygni

Spektroskopische Vermessung der LBV-Sterne Deneb und P Cygni

Himmelskörper aus der seltenen Klasse der Leuchtkräftigen Blauen Veränderlichen Sterne sind durch stark variierende Sternwinde gekennzeichnet. Darunter versteht man einen von den Sternen ausgehenden Partikelstrom, der zum Beispiel durch Eruptionen hervorgerufen wird. Juliane Neußer und Moritz van Eimern spektroskopierten an der Sternwarte ihrer Schule mehrfach zwei ausgewählte Sterne, um die Geschwindigkeiten der Sternwinde zu ermitteln. Für Deneb im Sternbild Schwan ergaben sich stark variierende Geschwindigkeiten zwischen 65 und 125 Kilometern pro Sekunde, während der zweite beobachtete Stern im selben Sternbild, P Cygni, auf vergleichsweise konstante 193 Kilometer pro Sekunde kam. Diese Ergebnisse können helfen, die Sternwinde und die Eigenarten der betreffenden Himmelskörper noch besser zu verstehen.

Strukturuntersuchung der Scutum-Wolke bezüglich ihrer Helligkeit

Strukturuntersuchung der Scutum-Wolke bezüglich ihrer Helligkeit

Wenn ein Teil des Sternenhimmels besonders hell ist, kann das verschiedene Ursachen haben. Möglich ist eine hohe Sternendichte, oder aber eine im Vergleich geringere Menge interstellaren Staubs verschluckt in diesem Sektor das Licht der dahinterliegenden Himmelskörper. Till Felix Weismann und Mohamad Al Farhan wollten vor diesem Hintergrund wissen, was es mit der sogenannten Schildwolke, der hellsten Region der Milchstraße auf sich hat. Anhand von Sterndaten wiesen sie nach, dass dort vermutlich in einer Entfernung von 6 000 Lichtjahren ein Spiralarm – also eine Spiralgalaxie – der Milchstraße existiert. Da zudem keine großen Dunkelwolken feststellbar sind, erreicht aus diesem Bereich viel Licht die Erde. Die Ergebnisse der Jungforscher tragen zum weiteren Verständnis des Aufbaus unserer Galaxie bei.

sunflower-project – Sonnenbeobachtung leicht gemacht

sunflower-project – Sonnenbeobachtung leicht gemacht

Ein Teleskop muss kontinuierlich nachgeführt werden, sonst geraten die Himmelskörper schnell aus dem Blickfeld. Beobachtet man die Sonne, ergibt sich der Vorteil, dass die große Lichtstärke des Sterns eine autonome Steuerung möglich macht. Daniel Mangold und Konstantin Schmidt konstruierten eine solche Steuerung aus acht Solarzellen und einem Schattenwerfer. Sobald ihr Teleskop nicht mehr optimal justiert ist, fällt ein Schatten auf eine der Zellen. So ergibt sich ein Spannungseinbruch, den ein Kleincomputer erkennt; sofort erfolgt eine Korrektur der zweiachsig gelagerten Apparatur. Im Unterschied zu astronomisch nachgeführten Systemen benötigt die Anlage der Jungforscher keine standortspezifischen Koordinaten. Sie richtet sich von selbst nach der Sonne aus – die Beobachtung wird so erheblich erleichtert.

Wo Apollo 11 nicht landete

Wo Apollo 11 nicht landete

Bevor im Juli 1969 erstmals Menschen den Mond betraten, hatte die NASA für die Landefähre fünf verschiedene Landeplätze auf dem Erdtrabanten ausgewählt, um bei unvorhergesehenen Ereignissen Handlungsspielraum zu haben. Die Liste der Anforderungen, die an einen potenziellen Landeplatz gestellt wurden, war lang. Zum Beispiel musste das Areal sehr eben sein und in Äquatornähe liegen. Da über die nicht genutzten Landeplätze wenig bekannt ist, nahm sich Konrad Thiel vor, diese Gebiete zu untersuchen. Durch ein Spiegelteleskop machte er Tausende Aufnahmen der Mondoberfläche. Anschließend legte er die Fotos mittels aufwendiger Bildbearbeitung übereinander und konnte deren Qualität so noch erheblich steigern. Daher gibt es nun präzise Bilder der zwischenzeitlich fast vergessenen möglichen Landeareale.

Evanesco! Abbaubarkeit von Kunststoffabfällen in Meeresumgebung

Evanesco! Abbaubarkeit von Kunststoffabfällen in Meeresumgebung

Immer mehr Plastikmüll verschmutzt unsere Ozeane. Selbst Kunststoffe, die grundsätzlich biologisch abbaubar sind, erweisen sich im Meer als sehr beständig, da dort zum einen die für den Zersetzungsprozess nötigen Bakterien fehlen und zum anderen die ebenfalls erforderliche UV-Strahlung vom Wasser abgeschirmt wird. Tobias Hauf machte sich daher auf die Suche nach einem Kunststoff, der auch im Meer abgebaut werden kann. Nach theoretischen Vorüberlegungen kam er auf Polylactide (PLA), das sind Milchsäureverbindungen. Der Jungforscher wählte zehn verschiedene Kunststoffe aus, darunter zwei PLA-Sorten, die er Meerwasser aussetzte. Über ein halbes Jahr protokollierte er den Zerfall, der bei PLA tatsächlich schnell voranschritt. Wenn die Industrie künftig verstärkt auf diesen Kunststoff setzt, könnten die Ozeane wieder sauberer werden.

FeiSoLo – Durchblick im Feinstaubnebel!

FeiSoLo – Durchblick im Feinstaubnebel!

In manchen Städten sind Daten zur Feinstaubbelastung rar – so auch in Lörrach. Leander Hartenburg und Leon Klein nahmen sich vor, dies zu ändern. Mithilfe kostengünstiger Streulichtfotometer bauten sie in ihrer Heimatstadt ein Messnetz mit 19 Sensoren auf. Einige der Messstationen übertragen die Daten per WLAN an einen Server, andere per Funk; manche verfügen über einen Anschluss an das Stromnetz, andere nutzen ein Solarmodul mit Akku. Zudem erstellten die Jungforscher mithilfe eines Wetterballons und durch zusätzliche Low-Cost-Sensoren Vertikalprofile des Feinstaubs und anderer Luftschadstoffe. Im Vergleich zu den Daten teurer Messapparaturen war die Qualität ihrer Messwerte durchaus überzeugend. Damit zeigten die beiden, dass Feinstaubmessungen in Städten kostengünstig zu realisieren sind.

Grün durch Infrarot

Grün durch Infrarot

Die verschiedenen Areale eines Rasenplatzes werden beim Fußballspielen sehr unterschiedlich belastet. Marten Erdmann und Benjamin Pichagon Mühl entwickelten ein kostengünstiges System, mit dem sich die Vitalität des Grasbewuchses kartieren lässt. Die beiden rüsteten eine Drohne mit einer speziell präparierten Kamera aus, die sowohl die Reflexion von sichtbarem rotem Licht als auch von kurzwelliger Infrarotstrahlung erfasst. Aus der Relation der Intensitäten in beiden Frequenzbereichen errechneten sie einen Vegetationsindex. So konnten sie nachweisen, dass auf ihrem heimischen Rasenplatz der Bewuchs vor beiden Toren besonders beeinträchtigt ist. Mit dem Konzept der Jungforscher lässt sich in Zukunft die Rasenpflege gezielt verbessern, da man die kritischen Stellen auf dem Platz nun schnell erkennt.

Marines tropisches Leben im Rheischen Ozean – Analyse karbonischer Fossilien aus Irland

Marines tropisches Leben im Rheischen Ozean – Analyse karbonischer Fossilien aus Irland

In Ost- und Südostirland findet man ozeanische Kalksedimente, die sich vor mehreren Hundert Millionen Jahren abgelagert haben. Lasse Clas Keim nahm davon Gesteinsproben und analysierte diese mit verschiedenen Laborverfahren, per Dünnschliff und mittels Rasterelektronenmikroskop, um anhand der darin enthaltenen Fossilien ein Bild des damaligen Lebensraums nachzuzeichnen. Aus den so nachgewiesenen Arten schließt er, dass das dort einst vorhandene Meer gut durchlüftet und damit sauerstoffreich war und dass der Salzgehalt ähnlich hoch war wie der in den heutigen Weltmeeren. Darüber hinaus erkennt der Jungforscher Indizien für ein flaches Meer, das zudem von Sedimenten des Festlands beeinflusst war. Seine Forschungsergebnisse sind ein Baustein, um die Veränderungen der Landmassen in der Erdgeschichte noch präziser zu verstehen.

Mikroplastik im Abwasser?

Mikroplastik im Abwasser?

Winzige Kunststoffpartikel, sogenanntes Mikroplastik, lassen sich mittlerweile flächendeckend im Abwasser nachweisen. Sie stammen einerseits von Kosmetika, andererseits aus Abrieb, wie er etwa bei der Wäsche von Kunstfasern entsteht. Swantje Pieplow, Felix Pochert und Annegrit Hübner analysierten, in welchem Maße Mikroplastik im Auslauf einer Kläranlage vorhanden ist. Mit Sieben unterschiedlicher Maschenweite wie auch einem Planktonnetz filtrierten sie das Wasser, das vom Klärwerk wieder in die Umwelt abgegeben wird. Speziell Partikelgrößen zwischen 25 und 40 Mikrometern standen dabei im Fokus. Die Jungforscher zählten die ausgesiebten Teilchen unter dem Mikroskop und kamen auf einen Wert von neun Partikeln pro Kubikmeter Abwasser. Als Nächstes wollen sie der Frage nachgehen, wie man diese aus dem Wasser wieder entfernen kann.

ReUse in Space

ReUse in Space

Die Entsorgung von Abfällen ist bei Raumfahrtmissionen ein Problem. Bislang wird der Müll, der etwa auf der Internationalen Raumstation ISS anfällt, entsorgt, indem man ihn gezielt in der Erdatmosphäre verglühen lässt. Adrian Schorowsky, Leni Termann und Lara Neubert entwickelten die Idee, Kunststoffe an Bord der Station einzuschmelzen, um daraus neues Material – das sogenannte Filament – als Rohstoff zur Verwendung in 3-D-Druckern herzustellen. Nach theoretischen Betrachtungen testeten die Jungforscher das Einschmelzen von Polyethylen, das auf der ISS häufig anfällt. Auch wenn die Verarbeitung des Kunststoffs zu einem neuen Filament noch nicht wie geplant funktionierte, sind sie überzeugt, dass mit diesem Konzept künftig viel von dem Müll an Bord wiederverwertet werden kann.

Simulation der Temperaturverhältnisse am Südpol des Mondes

Simulation der Temperaturverhältnisse am Südpol des Mondes

In den Polregionen des Mondes herrschen an manchen Stellen Temperaturen weit unterhalb von -200° C. Dies liegt daran, dass die betreffenden Orte wegen der Topografie des Erdtrabanten und des stets flachen Einfallwinkels des Sonnenlichts zu keinem Zeitpunkt beschienen werden. Wegen der kaum vorhandenen Atmosphäre besteht zudem kein Schutz gegen Auskühlung. Lukas Rother simulierte auf Basis der Strahlungsgesetze und anhand eines digitalen Geländemodells des Mondes die Oberflächentemperaturen in einem Areal nahe dem Südpol. Die mäßige Präzision des Geländemodells und der erhebliche Rechenaufwand begrenzten dabei die Genauigkeit seiner Simulation. Doch mit verbesserten Ausgangsdaten könnte es künftig möglich sein, die Temperaturen an verschiedenen Stellen des Mondes auf wenige Grad genau zu berechnen.

Ferne Himmelskörper beobachten, das Wetter untersuchen, Bodenstrukturen erkunden oder Versteinerungen freilegen – in diesem Fachgebiet sind viele Fragestellungen denkbar

Jungforscherinnen und Jungforscher können zum Beispiel auch die Erdschichtung in einem Bergwerk oder die räumliche Nutzung einer Region analysieren wie auch fossile Tier- und Pflanzenarten rekonstruieren. Diese und ähnliche Projekte sind im Fachgebiet Geo- und Raumwissenschaften genau richtig.

Disziplinen im Fachgebiet Geo- und Raumwissen- schaften sind vor allem

  • Astronomie
  • Astrophysik
  • Fernerkundung
  • Geochemie
  • Geodäsie
  • Geographie
  • Geographische Landschaftskunde
  • Geoinformatik
  • Geologie
  • Geomorphologie
  • Geophysik
  • Hydrologie
  • Kristallographie
  • Lagerstättenkunde
  • Meteorologie
  • Mineralogie
  • Ozeanographie
  • Paläontologie
  • Physische Geographie
  • Raumforschung
  • Regionalentwicklung
  • Risikoforschung
  • Umweltanalyse

Welche Projekte passen nicht ins Fachgebiet Geo- und Raumwissenschaften?

Rein sozialwissenschaftliche oder sozialgeschichtliche Untersuchungen sind nicht zum Wettbewerb zugelassen.

Weiterführende Informationen

Weiterführende Links


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