Das kleinlichste Messgerät

Pedanten aufgemerkt – jetzt wird es bis auf das Atom präzise! Man nehme eine Gesteinsprobe von nur einem milliardstel Gramm, untersuche sie mit einem so genannten Sekundär-Ionen-Massenspektrometer, kurz SIMS, und finde unter zehn Millionen Atomen ein ganz bestimmtes. Möglich ist das am Helmholtz-Zentrum Potsdam (GFZ). Dort lenken Wissenschaftler einen fokussierten Ionenstrahl im Ultrahoch-Vakuum mikrometergenau auf eine Gesteinsprobe. Dadurch wird Material freigesetzt, zum Teil ionisiert und anschließend im Massenspektrometer analysiert. Es gibt zurzeit nur fünf Messstandorte in Europa für solche extrem genauen Analysen, und Potsdam ist bislang der einzige in Deutschland. Die SIMS-Technologie findet schon jetzt breite Anwendung: Mit ihrer Hilfe werden nicht nur seltene Rohstoffe gefunden, auch das Weltklima wird erforscht. Und die angemeldeten Projektideen reichen thematisch vom Erdkern bis ins Weltall.

Seit 1998 betreibt das GFZ ein SIMS-Labor, in dem Wissenschaftler aus aller Welt ihre Gesteinsproben untersuchen. Mehr als 100 Projekte wurden bereits mit Partnern aus 22 Ländern bearbeitet. Mit dem neuen, seit Dezember 2013 im Einsatz befindlichen SIMS geht das jetzt nicht nur fixer, sondern auch noch präziser: Die Maschine ist etwa zwanzigmal schneller und fünfmal genauer als das Vorgängermodell. Aktuell untersuchen Gastforscher vom Alfred-Wegener-Institut am SIMS des GFZ die Sauerstoff-Isotopie an Mikrofossilien. Diese nanogrammleichten Einzeller mit einem Skelett aus Opal können dank der neuen Technik jetzt noch mehr zur Geschichte der Meere erzählen.