Was macht eigentlich...
... eine Petrologin?
Topologie, Proteomik und Petrologie – was genau wird eigentlich an diesen Lehrstühlen erforscht? In jeder RUBENS-Ausgabe stellen wir eine andere Arbeitsgruppe vor. Kathrin Faak wollte eigentlich Ozeanographie studieren, landete aber in den Geowissenschaften an der RUB. Im Master wählte sie die Vertiefungsrichtung Petrologie. Das gefiel ihr so gut, dass sie für Promotion und Postdoc dabei blieb. Im Dezember und Januar war sie mit einem Bohrschiff im Pazifik unterwegs, um Gesteinsproben aus 3.000 bis 4.000 m Tiefe zu sammeln. Danach trat sie eine Postdoc-Stelle in Kanada an. Was sie in ihrer Zeit an der RUB erforscht hat, hat sie Julia Weiler erzählt.
RUBENS: Was erforscht eine Petrologin?
Kathrin Faak: Petrologie hat nichts mit Öl zu tun. Wir versuchen, die Bildungsgeschichte von Gesteinen zu erforschen und so großräumige Prozesse auf der Erde zu verstehen. Ich beschäftige mich mit mittelozeanischen Rücken, die zusammengenommen so etwas wie der größte Vulkan der Erde sind. An ihnen bewegen sich zwei Platten auseinander und heißes, geschmolzenes Material quillt aus dem Mantel nach. Keiner weiß so richtig, was dabei genau passiert. Wie kühlt das Material ab? Wie wird es an den Seiten angebaut?
Ich habe mir Gesteine aus der ozeanischen Kruste aus verschiedenen Tiefen angeschaut und die Abkühlgeschichte aus ihnen herausgelesen. Dazu habe ich verschiedene Elemente in verschiedenen Mineralen untersucht. Wenn zwei Minerale in Kontakt miteinander sind, wollen sie je nach äußeren Bedingungen – Druck, Temperatur – eine bestimmte Verteilung der Elemente untereinander erreichen. Während der Abkühlung ändert sich dieses Verhältnis.
Durch Diffusion können sich Elemente auch in festem Zustand zwischen den Mineralen bewegen. Je kälter jedoch das System wird, desto langsamer wird die Diffusion. Irgendwann kann das Element das Verhältnis, das es haben möchte, gar nicht mehr erreichen und die momentane Verteilung wird im Gestein „eingefroren“. Ich habe mir Minerale in natürlichen Gesteinsproben angesehen und experimentell bestimmt, wie sich Verteilungs- und Diffusionskoeffizienten mit sinkender Temperatur verändern. Dann habe ich am Computer simuliert, was während der Diffusion passiert. Ich passe die simulierten Daten an die natürlichen, gemessenen an, in dem ich die Abkühlrate im Modell verändere. Wenn es irgendwann passt, gehe ich erst einmal davon aus: So ist es auch in der Natur passiert.
Zuerst die Feldarbeit
RUBENS: Wie sieht dein Arbeitsalltag aus?
Kathrin Faak: Als Petrologe macht man oft zuerst Feldarbeit. Meine Proben habe ich allerdings nicht selber nehmen können, weil sie nur schwer zugänglich sind. Die Gesteine sind mit U-Booten und Bohrschiffen vom Ozeanboden gesammelt worden. Aber an bestimmten Stellen, z.B. auf Zypern oder im Oman, ist dieses Gestein an der Oberfläche aufgeschlossen – dort habe ich es mir „in echt“ angeguckt. Die Experimente zur Elementverteilung und Diffusion haben fast zwei Jahre gedauert. Natürlich nicht am Stück, aber immer wieder: Die Minerale miteinander in Kontakt bringen, in den Ofen packen, ziemlich lange warten, wieder rausholen, präparieren und analysieren – z.B. mit der Mikrosonde. Wir schießen mit Elektronen auf das Material und gucken uns die rückgestreute Röntgenstrahlung an; das sagt uns dann etwas über die chemische Beschaffenheit. Ich habe endlos viel Zeit an der Mikrosonde verbracht, die im Prinzip ein fensterloser Raum ist, der brummt. Dann habe ich viel Zeit am Computer für die Modellierung gebraucht – das musste ich mir auch erst einmal beibringen.
RUBENS: Was ist für dich das Faszinierendste an deiner Forschung?
Kathrin Faak: Es ist eine Naturwissenschaft, die sehr direkt an einem System ist, das man sich noch vorstellen kann. Viele Dinge – z.B. wie Magma aus dem Mantel von unten hochkommt – hat zwar noch keiner gesehen, aber ich kann sie mir immerhin vorstellen. Wir wissen wahrscheinlich mehr über die chemische Zusammensetzung der Sonne als über das, was zwölf Kilometer unter unseren Füßen passiert. Das ist echt nicht viel, aber die tiefste kontinentale Bohrung hat diese zwölf Kilometer so gerade eben erreicht. Und mehr wissen wir nur über indirekte Methoden. Das finde ich schon ziemlich faszinierend und abgefahren. Ich meine: Du lebst drauf – und weißt gar nicht so wirklich, worauf eigentlich.
Das komplette System
RUBENS: Welche Berufsfelder gibt es für Petrologen?
Kathrin Faak: Ein großes Feld ist die Wissenschaft. Du kannst aber auch in der Industrie unterkommen. Wir sind im Wesentlichen gut ausgebildete Materialwissenschaftler, natürlich nicht die klassischen Werkstoffwissenschaftler. Aber wir lernen, sehr ganzheitlich zu denken. Ich habe das komplette System Erde studiert, das heißt, ich habe gelernt, dass viele Dinge zusammenhängen und ich mir nicht nur einen kleinen Fitzel angucken kann.
RUBENS: Was ist dein Traum für die Zukunft?
Kathrin Faak: Wissenschaft ist eine tolle Sache, aber wenn ich mir die Bedingungen anschaue… Kontinent-Hopping und Bettelbriefe um Geld. Ich weiß nicht, ob ich das möchte. Die Forschung ist schon das Faszinierendste. Klar könnte ich Keramik oder Glas in der Industrie machen. Aber ich habe ja Vulkane studiert, weil ich Vulkane untersuchen wollte.
jwe; Foto: Nelle | Themenübersicht