Im komplizierten Fachgebiet der Wolkenforschung ist Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg ein Durchbruch geglückt. Sven Eichkorn und Kollegen berichten im Fachjournal "Geophysical Research Letters", wie aus kleinen, geladenen Luftmolekülen, etwa Sauerstoffionen, große Aerosol-partikel werden können. Diese Schwebstoffe beeinflussen das Klima in mehrfacher Hinsicht; zum Beispiel reflektieren sie einen Teil des Sonnenlichtes. Außerdem gelten sie als Kondensationskeime für Wolken.

"Unsere Entdeckung stützt die Theorie, dass die kosmische Strahlung die Wolkenbildung beeinflusst", sagt Ko-Autor Stefan Wilhelm. Bereits 1997 hatte der Däne Henrik Svensmark einen statistischen Zusammenhang zwischen Wolkenbedeckung und kosmischer Strahlung nachgewiesen und daraus geschlossen, dass die Teilchen aus dem All die Bildung von Wolken begünstigen.

Die physikalischen Prozesse dahinter sind aber noch nicht näher erforscht. Eine Rolle spiele vermutlich die bereits vorhergesagte und jetzt erstmals in der Luft nachgewiesene "Ionen-induzierte Nukleation", sagt Wilhelm. "Die kosmischen Teilchen ionisieren Luftmoleküle wie Sauerstoff. An diese Ionen können sich bestimmte Spurengase leichter anlagern als an neutrale Teilchen." So können große Haufen aus 40 bis 50 Molekülen heranwachsen, die die Wissenschaftler als Cluster-Ionen bezeichnen.

Die Heidelberger Forscher wiesen solche Cluster-Ionen jetzt erstmals durch Flugzeugmessungen nach. Das zeigt, dass dieser Prozess in den oberen Schichten des untersten Atmosphärenstockwerks tatsächlich stattfindet. In einer Höhe von etwa zehn Kilometern, bei kalten Temperaturen und in Anwesenheit von Schwefelsäure oder bestimmten organischen Gasen wurden die Cluster-Ionen in der Luft teilweise mehr als zehnmal so groß wie unter normalen Bedingungen. "Das sind schon kleine Aerosol-Teilchen, die zu Wolkenkondensationskeimen heranwachsen können", sagt Wilhelm. Die Entdeckung sei zwar kein endgültiger Beweis für die Theorie, dass die kosmische Strahlung via Wolkenbildung das Klima steuert, sagt der Forscher. "Aber wir verstehen jetzt etwas besser, wie das vor sich gehen könnte."

Geophysical Research Letters, Ausgabe vom 29. Oktober

Foto: NASA Zwischen Wolkenbildung und kosmischer Strahlung besteht ein Zusammenhang: Teilchen aus dem All laden Luftmoleküle elektrisch auf. Diese können zu "Kondensationskeimen" für Wolken werden.