Radioactivity in Oceanography

Zusammenfassung

Die Verwendung radioaktiver Isotope bei ozeanographischen Untersuchungen hat in den letzten 20 Jahren dank der Entwicklung der Radiumchemie und der Verbesserung der Nachweismethoden rasch zugenommen. Im Wasser der Ozeane und in den Tiefsee-Sedimenten sind eine große Zahl von Radioisotopen bekannt, die sich in der Mehrzahl von den Zerfallsreihen des Urans und des Thoriums herleiten. Im Ozeanwasser ist die Radioaktivität im wesentlichen getragen von U²³⁸, U²³⁵, U²³⁴, Ra²²⁶ und ihren Folgeprodukten, ferner von K⁴⁰, C¹⁴ und zu einem sehr geringen Teil vom H3. Künstlich erzeugte Isotope wie Sr⁹⁰, Cs¹³⁷, Ce¹⁴⁴ und Pr¹⁴⁷ sind nur in geringem Maße vorhanden, nehmen aber zu. Die Radioaktivität junger Tief see-Sedimente ist in der Hauptsache von folgenden Isotopen getragen: Th²³² und Th²³⁰ mit ihren Folgeprodukten, Pa²³¹ mit seinen Tochterprodukten, K⁴⁰, C¹⁴ und Uran-Isotope. Die einzelnen Isotope sind absteigend nach dem Anteil ihres Beitrages zur Gesamtaktivität geordnet.

Wichtigste Anwendung radioaktiver Untersuchungen im Rahmen der Ozeano-graphie ist das Studium der Vermischung verschiedener Wassermassen, das durch Messungen des C¹⁴ und des Ra²²⁶ ermöglicht wird. Zum Studium von Diffusions-prozessen im Ozean und in den Sedimenten dient Ra²²⁶. Altersbestimmungen der Sedimente können für einen Altersbereich zwischen etwa 10000 bis 150000 Jahren aus dem Verhältnis Pa²³¹/Th²³⁰ abgeleitet werden. C¹⁴-Datierungen in Carbonat- Sedimenten können bis zu maximalen Alterswerten von 40000 Jahren verwandt werden. Weitere Methoden beruhen auf der Bestimmung des Th²³⁰/Th²³²-Ver- hältnisses, des Th²³⁰-Zerfalls oder der Ra²²⁶-Verteilung in den Sedimenten.

Die Arbeit berichtet außerdem über wichtige neuere Erkenntnisse folgenden Inhalts: Die mittlere Aufenthaltszeit eines CO₂-Moleküls in der Atmosphäre bis zu seinem Austausch mit Oberflächenwasser des Ozeans ist zu 7 Jahren zu schätzen. Das Verhältnis C¹⁴/C¹² in mittleren Ozeantiefen läßt auf Verweilzeiten des Wassers in diesen Tiefen von 300 bis 1000 Jahren schließen, während sich aus dem gleichen Verhältnis die Verweilzeit von Tiefenwasser zwischen etwa 600 und 1500 Jahren ergibt. Die genannten Werte sind von Ozean zu Ozean verschieden. Aus C¹⁴-Datierungen läßt sich schließen, daß der letzte große Klimawechsel vor etwa 11000 Jahren stattgefunden hat, während Pa²³¹/Th²³⁰-Datierungen in den Ozean-Sedimenten erkennen lassen, daß die letzte Zwischeneiszeit vor etwa 100 000 Jahren begann und etwa vor 65 000 Jahren endigte.