Donnerstag, 14.12.2017, 19:00 Uhr, Vortrag von Prof. Dr. Gernot Arp im RiesKraterMuseum (RKM) in Nördlingen

Thema: Der Ries-See: neueste Forschungsergebnisse

Prolog: Das Nördlinger Ries ist nicht nur ein Impaktkrater mit einer komplexen Kraterhohlform mit rund 25 km Durchmesser, sondern war über lange Zeit hinweg ein Kratersee. Die Bevölkerung vermutete schon lange, dass das Ries ehemals ein See war. So schreibt Schäfer (1834), dass einer alten Sage zufolge das gesamte Becken des Rieses vor Jahrtausenden ein „großer See gewesen sey“ und an dessen Ufer und Felsen die Fischer an eisernen Ringen ihre Boote angelegt haben. Etwa zur gleichen Zeit malten Weng und Guth (1837) das Bild eines Süßwassersees, an dessen Ufern vulkanische Eruptionen stattfanden und dessen Verschwinden durch den „gewaltsamen Durchbruch des Sees bei Harburg“ erfolgt sei.
Die beiden Autoren stellen in diesem Band die von Dr. Rehlen geschriebenen melancholischen Verse „Sage vom See“ erstmals vor. In den ersten beiden Strophen heißt es:

Es wall’t in weiten Bogen,
Von düstern Höhen ringsumbaut,
Fernhin ein See in dunkeln Wogen,
Von schwarzen Wäldern nachtumgraut.

Und weithin ist sein finstrer Spiegel
Vom Bild des Himmels trüb gefüllt;
Es sind die Wasser, sind die Hügel
Von feuchten Nebeln dicht umhüllt.
...

Fotos: Das herbstliche Echo des längst vergangenen Ries-Sees. Teile des inneren Ringwalls erheben sich wie Inseln aus dem Nebel. Blick vom Riesrand (Riegelberg-Höhenrücken) in Richtung Adlersberg und Marienhöhe bei Nördlingen (2014).

Gegenüber diesen frühen Interpretationen der Seegeschichte sind heute weit mehr Details über den ehemaligen See im Ries bekannt. So wird mittlerweile davon ausgegangen, dass der abflusslose See eine Maximalfläche von rund 400 Quadratkilometern hatte und über eine Zeitspanne von 300 000 bis vielleicht 2.5 Millionen Jahren bestand. Zur Zeit des Ries-Sees siedelten Pflanzen (z. B. Schilf, Laubbäume, Kiefern) auf einer ringförmig angeordneten Inselkette, welche die Hügelkette des inneren Ringwalls repräsentiert. Im lichtdurchfluteten Flachwasser- und Uferrandbereich wurden fossilreiche Riessee-Kalke abgelagert, in denen Schnecken, Muschelkrebse, Insekten (z. B. Libellenlarven, Fliegen und Fliegenlarven, Tausendfüßler), aber auch höhere Wirbeltiere wie die Reste von Fischen, Schildkröten, Igel, Hasen, Hamster, Fledermäuse oder Vögeln (z. B. Flamingo, Pelikan, Papagei). Die im Nördlinger Ries herhalten gebliebene Vogelfauna (Eier, Federn, Knochen) gilt als die am besten erhalten gebliebene Vogelfauna des Miozän weltweit.


Foto: Versteinertes Vogelei aus den Ablagerungen des Ries-Sees (Altfund vom Goldberg bei Pflaumloch), Maßstab: 2 cm

Gegen Ende des Miozäns, also vor 5 bis 6 Millionen Jahren, war der Meteoritenkrater völlig mit Sedimenten aufgefüllt und somit nicht mehr sichtbar. Das Nördlinger Ries war aus der damaligen Landschaft verschwunden.

Die Hügelkette des inneren Ringwalls sowie die ringsum zur Riesebene abfallenden Kraterhänge werden von hellen, porösen und teilweise geschichteten Kalken überlagert. Der eigentliche Kraterboden ist von einer z. T. über 300 m mächtigen Sedimentschicht aus Tonen und Mergeln bedeckt. Bis vor wenigen Jahrzehnten waren diese fein bis feinst geschichteten Ablagerungen, die auch den weitaus größten Anteil der Riessee-Sedimente ausmachen, gänzlich unerforscht. Erst mit den ersten Tiefbohrungen, wie beispielsweise die 1973 / 1974 ausgeführte Forschungsbohrung „Nördlingen 1973“, wurden auch die mächtigen Ton- und Mergelschichten erstmals genauer untersucht.

Und um diese Schichten ging es unter anderem bei dem spannenden und anspruchsvollen Vortrag mit dem Schwerpunkttema:

Neue Forschungen an den Sedimenten des Ries-Sees

Bis in unsere Gegenwart sind die Ablagerungen des Ries-Sees Gegenstand intensiver Forschungen. Darüber berichtete Prof. Dr. Gernot Arp am Abend des 13.12.2017 im RiesKraterMuseum in Nördlingen. Neue bzw. weiterentwickelte Untersuchungsmethoden wie chemische und biogeochemische Messmethoden, Biomarker oder Isotopenuntersuchungen (z. B. Strontium-, Kohlenstoff oder Sauerstoffisotope) eröffneten in den letzten Jahren Horizonte, von denen die Wissenschaftler des 19ten und frühen 20sten nur träumen konnten. Mit diesen Methoden wurden einerseits Aufschlüsse und ältere Tiefbohrungen, wie beispielsweise die bereits erwähnte Forschungsbohrung „Nördlingen 1973“, aber auch ganz neu hinzugekommene Bohrprofile von Erdölbohrungen, Erdwärmesonden- und Erkundungsbohrungen sowie neue Forschungsbohrungen vom Bayerischen Landesamt für Umwelt (LfU) wissenschaftlich untersucht.

Foto: Prof. Dr. Gernot Arp (Universität Göttingen, Geobiologie) bei einem Vortrag (mit Erlaubnis des Dargestellten)

Durch diese Vorarbeiten konnte die Forschergruppe um Prof. Gernot Arp ein detailliertes, ganz neues Modell zur Entwicklung des Kratersees entwickelt werden. So zeigte sich, dass der See von drei verschiedenen Wässern gespeist wurde: a) Grundwasser aus dem kristallinen Grundgebirge, b) Oberflächenwasser aus der Bunten Breccie und c) Karstwasser aus dem Jurakalk. Wird nun beispielsweise die zeitliche Entwicklung der Strontiumisotropie zugrunde gelegt, so ist ein deutliches Verwitterungsmuster der vom Meteorit ausgeworfenen Gesteine erkennbar, welche wiederum unmittelbare Folgen für den Chemismus des Seewassers hatte. Wird das Impaktgestein (Suevit, Jura-, Keuper- oder Kristallingesteine der Bunten Trümmermassen) verwittert, dient es automatisch als Ionenquelle für das Seewasser. Zu Beginn waren es eher Suevit- und Kristallingesteine, in der Spätphase waren es hauptsächlich Jurakalke. Mit dem Wechsel der Ionenquelle wechselte auch die chemische Signatur des Seewassers. So war der Ries-See zeitweise nicht nur ein Süßwassersee, sondern auch ein Sodasee, ein Natronsee bzw. auch ein echter Salzsee mit fast mariner Zusammensetzung. Die Forschungen der Arbeitsgruppe um Prof. Arp zeigten, dass es für die jeweiligen verschiedenen Entwicklungsphasen des Ries-Sees sich noch heute vergleichbare Seen mit ähnlichen geochemischen Bedingungen finden lassen. So spiegeln der Mono Lake (Kalifornien), der Satonda Kratersee (Indonesien), der Great Salt Lake (Utah) oder der Ohrid-See (Albanien / Mazedonien) einzelne vergangene Seephasen wider. Die Messergebnisse zeigen, dass das Seewasser in seiner Salinität schrittweise angestiegen ist (mesosalinarer Sodasee zu einem hypersalinarem Steinsalzsee) und diese Veränderung mit der Abtragungsgeschichte der Auswurfmassen (Suevit- und Kristallingesteine zu Weißjurakalke) einhergeht.

Neben der geochemischen Entwicklung des Ries-Sees gelang der Forschergruppe um Prof. Arp eine erste zeitliche Korrelation der mächtigen und eintönigen, schüsselförmig abgelagerten Beckensedimente mit den fossilreichen Kalken des inneren Ringwalls bzw. des Riesrandes. Diese Beckenrand-Beckenzentrum-Korrelation gelang bisher noch nicht, ja galt als praktisch unmöglich.
Die neu hinzugekommenen Bohrungen „Enkingen (SUBO 18)“, „Erbisberg 2011“, „Baldingen 2012“, „Löpsingen 2012“ und „Breitenlohe 2015“ ergeben – zusammen mit den neuen Untersuchungsmetoden – ein weit detaillierteres Bild der normalerweise nicht aufgeschlossenen Beckentone.

Abschließend teilte Prof. Dr. Gernot Arp mit, dass in absehbarer Zeit die heute vorgestellten neuen Erkenntnisse in einer wissenschaftlichen Publikation publiziert werden.

Foto: gefüllte Kernkisten der Forschungsbohrung Erbisberg (2011) von Bohrmeter 56 bis 65 (Endteufe)

Der stark besuchte Vortrag selbst fand auf Initiative des Vereins Freunde des RiesKraterMuseums e.V. (FRKM) im RiesKraterMuseum statt. Dank der freundlichen Mithilfe der Mitarbeiter des Museums wurde es ein rundum schöner und gelungener Abend für die Riesforschung.


Für die Einleitung (Prolog) zitierte Literatur:
Schäfer, E. (1834): Kurzgefaβte Beschreibung von Harburg im Ries. 153 Seiten, Druck und Verlag der C. H. Beck'schen Buchhandlung, Nördlingen.
Weng und Guth (1837): Das Ries, wie es war, und wie es ist. Heft 5, 79 Seiten, Druck und Verlag der C. H. Beck'schen Buchhandlung, Nördlingen.

Foto: Rammkernsondierung in die Ablagerungen des Ries-Sees im Bereich des Zentralkraters (Beprobung d. Mitarbeiter des LfU, 2015)

Freitag, 10.11.2017, Vortrag von Diplom-Geologe Dr. Volker Sach im RiesKraterMuseum (RKM) in Nördlingen

Thema: Shatter-Cones aus Ries-Krater, Steinheimer Becken und Molasse

Dr. Volker Sach berichtete zu neuen Erkenntnissen über Shatter-Cones, welche durch den Ries-Impakt und durch das Impaktereignis des Steinheimer Beckens entstanden sind. Shatter-Cones sind u. a. unter dem Namen Strahlenkegel, Druckkegel oder Strahlenkalke bekannt und wurden erstmals 1905 aus dem Steinheimer Becken wissenschaftlich genauer beschrieben. Heute gelten sie als klares Indiz für einen Meteoriteneinschlag und wurden nicht nur in den Meteoritenkratern selbst, sondern auch im weiteren Umfeld gefunden.
Foto: Originalpublikationen von 1905 (Branco & Fraas, Das Kryptovulkanische Becken von Steinheim) und 1931 (Linck, Ueber Strahlenkalk) mit zwei fossilhaltigen Shatter-Cones (Ammonit, Muschel) aus dem Steinheimer Becken (Sammlung Dr. Sachs)

Fotos: Zwei Aufschlussfotos mit dem Brockhorizont. Deutlich erkennbar sind die ortsfremden, kantigen Kalkbrocken des Oberen Juras (Durchmesser bis etwa 10 cm) in den Sanden der Oberen Süßwassermolasse. Die Kalkbrocken wurden durch die süddeutschen Impaktereignisse herausgeschleudert und dadurch in die tertiären Molassesedimente eingelagert.
Fundort: Ravensburger Brockhorizont, Kleintobel
Bilder: Volker J. Sach, Sigmaringen

Dr. Sach begann seinen Vortrag mit einer kurzen Einführung zur geologischen Geschichte der beiden süddeutschen Impaktkrater. Durch den Einschlag wurden Gesteinstrümmer von bis zu 30 cm Durchmesser über 100 km weit ausgeworfen. Einzelne Bruchstücke wurden noch in Bernhardzell bei St. Gallen in der Schweiz gefunden. In dem geologischen Becken zwischen der Schwäbisch-Fränkischen Alb und den Alpen, dem sog. Molassebecken, wurden auf diese Weise viele ortsfremde Gesteinsbruchstücke abgelagert. Dieser Horizont wird heute als „Brockhorizont“ bezeichnet (siehe die zwei oberen Fotos). Den Geologen dient diese auffällige Lage heute als absolute Zeitmarke. Alle Gesteine darüber sind jünger als das Riesereignis, alle darunter sind älter. Zusätzlich wurden in diesen Schichten vereinzelt Shatter-Cones gefunden.

Kartenausschnitt: Schematische Übersichtskarte mit den beiden Impaktkratern Nördlinger Ries und Steinheimer Becken sowie den Shatter-Cone-Fundgebieten in der Molasse Südwestdeutschlands und der Ostschweiz (rote Kreise)
Abbildung: Volker J. Sach, Sigmaringen

Bei den bislang gefundenen Shatter-Cones scheint es so zu sein, dass mit zunehmender Entfernung vom Einschlagpunkt das Winkelmaß des spitz zulaufenden Strahlenmusters variiert. So zeigt ein Shatter-Cone aus dem Molassebecken ein etwas anderes Oberflächenmuster als einer aus dem Impaktrater selbst oder einem aus der Ostschweiz. Um diese These weiter zu festigen, müssen allerdings noch mehr Shatter-Cones gefunden und vermessen werden.
Es wäre tatsächlich neu, wenn es morphologische Unterschiede zwischen Strahlenkegeln aus den beiden Kratern bzw. zwischen den unterschiedlich weit ausgeworfenen Strahlenkegeln existieren sollten. Bei Neufunden muss zukünftig u. a. besonderes Augenmerk auf die Oberflächenstruktur gelegt werden.


Foto: Oberjura-Kalkbrocken mit Shatter-Cones, die eine typische Oberflächenstruktur aufweisen
Fundort: Lesefund im Bereich der Flur "Hohe Beet" bei Sontheim. Bild: Volker J. Sach, Sigmaringen

Schematisches Bild zum Ries-Impakt (frühes Stadium während der Aussprengung des Ries-Primärkraters): Bildungsbereich, ballistischer Transport, Auswurfweiten und mittlere V-Winkel der Strahlenkalk-Oberfläche.
Abbildung: Volker J. Sach, Sigmaringen

An dem Abend waren neben Originalfundstücken auch das mit ca. 25 cm Länge sehr große Rostrum eines Belemniten aus dem Steinbruch Aumühle zu sehen, welches durch das Impaktereignis in einzelne Scheiben zerbrochen wurde. Diese Art von zerbrochenen Fossilien erreichten als sog. „Riesfossilien“ Berühmtheit. Dr. Volker Sach spendete nach dem Vortrag dieses außergewöhnliche Fossil der Sammlung des RiesKraterMuseums.
Der Referent veranschaulichte seine Ausführungen mit klaren grafischen Darstellungen und Fotografien aus Steinbrüchen und Fundstücken. Diese Abbildungen waren auch Teil der 2017 erschienenen Publikation mit dem Thema Neue Untersuchungen an Strahlenkalken und Shatter-Cones in Sediment- und Kristallingesteinen (Ries-Impakt und Steinheim-Impakt, Deutschland) und können dort nachgelesen und weiter vertieft werden. Die 36 seitige Arbeit wurde von Volker J. Sach und Johannes Bayer geschrieben.


Gruppenfoto: Mitte: Dr. Volker Sach, Links: Leiter des RKM Prof. Dr. Stefan Hölzl , Rechts: Vorsitzender Freunde des RKM e.V. Dr. Oliver Sachs, Bild: Friedrich Woerlen, Rieser Nachrichten

Freitag, 12.05.2017 bis Sonntag, 14.05.2017, Besuch von Justin Rennilson am RiesKraterMuseum in Nördlingen

Grund: Übergabe von mehr als 93.000 digitalisierten Originalfotos der Surveyor-Missionen zwischen 1966 und 1968

Der Physiker Justin Rennilson ist mit seinen über 90 Jahren noch immer wissenschaftlich aktiv und beschäftigt sich bis heute mit einem seiner großen Projekte, für die er aktiv für die NASA arbeitete: dem Surveyor-Programm. Im Rahmen dieses technischen und wissenschaftlichen Forschungsprogramms sollten grundsätzliche Fragestellungen beantwortet werden. So war für eine sichere Mondlandung unbedingt notwendig, mehr über den Mond zu wissen. Wie kann man auf dem Mond weich landen? Sind drei oder vier Beine für ein Landemodul besser? Wie dick ist die auf dem Mond erwartete Staubschicht wirklich? Und natürlich: die fotografische Erkundung von möglichen Landeplätzen für die geplanten Apollo-Missionen.

Bild: aus den Rohdaten der Surveyor 1 Mission haben Justin und Gary Rennilson dieses Mondpanorama erstellt

Das Surveyor-Programm und die Mondlandung 1969

Zwischen 1966 und 1968 landeten insgesamt sieben Raumsonden auf dem Mond, wovon Surveyor 1, 3, 5, 6 und 7 tatsächlich die Oberfläche unbeschadet erreichten und insgesamt rund 93.000 Bilder zur Erde übermitteln konnten. Federführend für die fotografische Dokumentation und Auswertung war das Team um Justin Rennilson. Unterstellt war er keinem geringerem als Eugene Shoemaker.

Wenige Jahre vor der erfolgten Mondlandung lag der Fokus des Surveyor-Programms bei der technischen Realisierung eines sanften Aufsetzens der Raumsonde und der Erkundung der Mondoberfläche. Ohne die die Erkenntnisse der Surveyor-Missionen, so Rennilson, hätten die Apollo-Mondlandungen wahrscheinlich zeitlich verschoben werden müssen. Die erfolgreichen „weichen“ Landungen auf dem Mond waren eine wichtige Grundvoraussetzung für die NASA und die Astronauten der geplanten Apollo-Missionen selbst, damit die erste Mondlandung noch bis 1969 sicher durchgeführt werden konnte.

Aufgrund des damaligen hohen Zeitdrucks wurden bis zum heutigen Tage viele der fotografischen Rohdaten nicht ausgewertet, zumal die Daten über lange Zeit auf Bändern analog und nicht, wie heute üblich, digital vorlagen. In den letzten Jahren hat es sich Justin Rennilson zur Aufgabe gemacht, dieses Stück Raumfahrtgeschichte nicht nur für die Nachwelt zu sichern sondern auch für die Wissenschaft zugänglich zu machen. Herausgekommen ist ein einzigartiger Datensatz, welcher am 12. Mai 2017 der Sammlung des RiesKraterMuseums in Nördlingen übergeben wurde.

Die Daten befinden sich auf zwei, mehrere Terabyte großen Festplatten, die von Justin Rennilson der Leitung des RiesKraterMuseums (Prof. Dr. Stefan Hölzl, Dipl.-Geol. Gisela Pösges) sowie symbolisch dem Vorsitzenden des gemeinnützigen Vereins Freunde des RiesKraterMuseums e.V. (Dipl.-Geol. Dr. Oliver Sachs) überreicht wurden.

Das RiesKraterMuseum ist somit die einzige Institution in Europa, welche einen vollständigen digitalen Datensatz dieser wichtigen Missionen besitzt. Von nun an, so der Museumsleiter Prof. Dr. Hölzl, stehen die Rohdaten zur weiteren Auswertung für nationale sowie internationale Wissenschaftler und Forschungsinstitute in Nördlingen zur Verfügung.


Foto: Dr. Oliver Sachs und Justin Rennilson mit beiden Festplatten der Surveyor-Datensätze vor der 165 g schweren Mondgesteinsprobe im RiesKraterMuseum

Surveyor 1 landete am 2. Juni 1966 – also vor 51 Jahren – 100 Kilometer nördlich des Kraters Flamsteed im Oceanus Procellarum. Es war die erste weiche Landung einer US-amerikanischen Sonde auf dem Mond. Im Vergleich zu den späteren Missionen wirken diese Fotos noch etwas kontrastärmer. Trotzdem konnten damals sogar Farbpanoramen mittels eines kalibrierten, fotometrischen Ziels erstellt werden.






Bild: Farbfoto mit dem fotometrischen Ziel am Standfuß der Raumsonde Surveyor 1

Surveyor 3 landete am 20. April 1967 – also vor 50 Jahren – auf dem Mond. Die Sonde setzte relativ unsanft auf, wodurch sie drei Mal hüpfte und schließlich an einem Hang mit 14 Grad Neigung zum Stehen gekommen war. Diesem Umstand war es auch zu verdanken, dass erstmals eine Sonnenfinsternis, welche auf dem Mond stattfand, dokumentiert werden konnte.

Zusammen mit seinem Sohn erstellte Rennilson ein Bild der Sonnenfinsternis, wie sie auf dem Mond beobachtet werden konnte. Bei dem orangefarbenen Ring handelt es sich um das Leuchten der Erdatmosphäre, der ein Wechselspiel zwischen Wolken und wolkenfreien Gebieten auf der Erde wiedergibt.



Bild: Die weltweit erste, auf dem Mond beobachtete und fotografisch im Bild festgehaltene Sonnenfinsternis. Die Einzelfotos wurden im Zeitraum vom 12./13. Mai 1960 von Surveyor 3 aufgenommen.

Bild: aus vielen Einzelbildern zusammengesetztes Mondpanorama vom Landeplatz der Raumsonde Surveyor 7

Surveyor 7 war die letzte Raumsonde dieses NASA-Programms und landete am 9. Januar 1968 rund 40 Kilometer nördlich des Kraters Tycho. Der Meteoritenkrater befindet sich in den südlichen Hochebenen des Mondes und besitzt ein auffallendes Strahlensystem. Mit seinen 85 km Durchmesser gilt er als einer der bedeutendsten Mondkrater.

Von dem Landeplatz von Surveyor 7 hat Rennilson aus vielen Einzelbildern (siehe oben) einige hochaufgelöste Bilder der Mondoberfläche sowie ein Mondpanorama (siehe unten) dem RiesKraterMuseum zur Verfügung gestellt.




Bild: Landeplatz von Surveyor 7 mit zwei gut sichtbaren Meteoritenkratern im Hintergrund

Bild: das fertige Mondpanorama vom Landeplatz der Raumsonde Surveyor 7

Während der von Freitag bis Sonntag im RiesKraterMuseum abgehaltenen Arbeitstreffen erläuterte Justin Rennilson ausführlich, wie aus den vielen Rohdaten (Bilddaten, Temperaturen, Messung der Albedo der Erde, etc.) wissenschaftliche Daten gewonnen werden können. Gleichzeitig führte er vor, wie die einzelnen Mosaike extrahiert und aus diesen größere Bilder, ja ganze Mondpanoramen angefertigt werden können. Dazu gab es eine schriftliche Anleitung für Wissenschaftler, wie aus den Daten Bilder werden. Neben Fotos der optischen Geräte brachte Rennilson auch viele Highlights von Bildern mit, welche er und sein Sohn Gary Rennilson in den letzten Jahren erstellt haben. Die Bilder und Daten wurden von Justin Rennilson unentgeltlich zur Verfügung gestellt, wofür ihm und seinen Kollegen an dieser Stelle herzlich gedankt sei.



Foto: Museumsleiter Prof. Dr. Stefan Hölzl und Justin Rennilson während der Arbeitstreffen im RiesKraterMuseum

Bild: Justin Rennilson während eines Vortrages überreichte Merkhilfe mit den vielen Highlights der Surveyor-Missionen