Unsere Tops und Flops 2016

Was waren 2016 die wissenschaftlichen Trends und Highlights – und was die Rückschläge? 2016 hatte einiges zu bieten, darunter vier neue Elemente für das Periodensystem, den ersten Quantensatelliten und viele überraschende Entdeckungen. 2016 brachte aber auch das Zika-Virus, umstrittene Embryonenmanipulationen und – Donald Trump. Wir haben unsere Tops und Flops des Jahres zusammengestellt.

Den Nobelpreis haben die Forscher der LIGO-Kollaboration zwar nicht bekommen, dafür aber ist ihr erster Nachweis von Gravitationswellen unangefochten und fachübergreifend die diesjährige Nummer Eins. Ob der Durchbruch des Jahres in „Science“ , die Menschen des Jahres in „Nature“ oder die Top Ten der Physik – der Beleg dafür, dass Albert Einstein vor 100 Jahren Recht hatte, ist eine bahnbrechende Errungenschaft. Aber was war noch herausragend und erinnerungswürdig?

Chemie: Volles Periodensystem und überraschendes Iod

In der Chemie gab es in diesem Jahr Zuwachs für das Periodensystem: Gleich vier neue Elemente – 113,115,117 und 118 – bekamen offiziell ihre Namen. Mit Nihonium, Moscovium, Tennessine und Oganesson ist nun die siebte Periode – die unterste Reihe des Periodensystems vollständig gefüllt. Ob sich darüber hinaus noch schwerere Elemente erzeugen lassen, bleibt eine spannende Frage für das nächste Jahr.

Chemisch spannend war auch die Entdeckung des nunmehr dritten natürlichen Quasikristalls. Das Mineral mit einer einst als „unmöglich“ gelten Kristallstruktur wurde in einem Meteoriten aufgespürt. Außerdem haben Forscher die Atomstruktur des Elements Nobelium aufgeklärt, sich von Iod überraschen lassen und aus DNA die kleinste Diode der Welt konstruiert. Den Chemie-Nobelpreis gab es für die Konstrukteure von molekularen Maschinen.

Physik: Vom Quantensatellit zu optischen Rauchringen

In der angewandten Physik gab es einige vielversprechende Neuerungen: Der erste Quantensatellit ist in den Orbit gestartet und bereitet damit den Weg zum ersten orbital-planetaren Quantennetzwerk. Außerdem konstruierten Forscher die erste Elektronenkanone im Streichholzschachtel-Format, die bisher genaueste Atomuhr und ein Mini-Gravimeter. In Hamburg beginnt zudem der weltstärkste Röntgenlaser, der European XFEL, schrittweise seine Inbetriebnahme.

Start des Satelliten Micius vom chinesischen Weltraumbahnhof Jiuquan - an Bord ist eine Sendestation für Quanteninformationen. © CCTV America

Im Reich der Quanten und Photonik hat sich 2016 ebenfalls einiges getan: Physiker haben eine rätselhafte neue „Lichtkraft“ und optische „Rauchringe´“ im Laserstrahl entdeckt und zum ersten Mal einen effizienten Laser direkt in einen Silizium-Chip integriert – diese Kombination aus Photonik und Elektronik galt lange als „Heiliger Gral“. Außerdem gelang die erste Quanten-Teleportation in einem ganz normalen städtischen Glasfasernetz.

Teilchenphysik: Viele offene Fragen

Eine gemischte Bilanz und viele offene Fragen gibt es dagegen in der Teilchenphysik: Noch immer ist offen, woraus die Dunkle Materie besteht. Der weltweit sensibelste Detektor fand keine Spur von „Weakly Interacting Massive Particles“ (WIMPs), dem bisher vielversprechendsten Kandidaten. Dafür erscheinen leichtere Teilchen wie die Axionen dank eines neuen „Steckbriefs“ inzwischen wahrscheinlicher.

Leider keine großen Durchbrüche konnten in diesem Jahr die großen Teilchenbeschleuniger wie der LHC vermelden. Ein 2015 entdeckter Buckel in den Daten und weitere Anomalien erbrachte keine weiteren Hinweise auf neue Teilchen und auch die Fahndung nach sterilen Neutrinos blieb erfolglos. Dafür gab es die erste Messung des Spektrums eines Antiteilchens und eine Simulation der spontanen Bildung von Teilchen-Antiteilchen-Paaren im Vakuum.

Weltraum: Pannen und erstaunliche Entdeckungen

Eine gemischte Bilanz gab es 2016 für die Raumfahrt: Der japanische Röntgensatellit Hitomi wurde im Mai Opfer eines Software-Fehlers und zerbrach wenige Wochen nach dem Start im Orbit – ein schwerer Verlust für die Röntgenastronomie. Die ESA-Landesonde Schiaparelli stürzte beim Landeversuch auf dem Roten Planeten ab. Durchaus erfolgreich endete dagegen die Rosetta-Mission und sogar die Landesonde Philae wurde noch auf dem Kometen gefunden. Im September startete zudem OSIRIS-Rex, eine erste Probenmission zu einem Asteroiden.

So könnte es auf der Oberfläche von Proxima Centauri B aussehen. © ESO/ M. Kornmesser

In der Astronomie war die Entdeckung des erdähnlichen Planeten um unseren Nachbarstern Proxima Centauri eine der Meldungen des Jahres. Für Überraschung sorgte aber auch ein Exoplanet mit drei Sonnen, eine mysteriöse Gleichrichtung von Schwarzen Löchern und der Stern KIC 8462852, dessen Abschattung keine natürliche Erklärung zu haben scheint. Für Begeisterung sorgte zudem ein Supermond im November, bei dem Erdtrabant der Erde so nahe kam wie seit 70 Jahren nicht mehr.

Elektronik: ultradünn und nanoklein

In der Elektronik lagen in diesem Jahr weiter ultradünne Sensoren und Nanoapplikationen im Trend. Zu ihnen gehören das Klebe-Tattoo, das den Alkoholpegel misst, ein Pflaster, das den Blutzuckerspiegel von Diabetikern überwacht und kontrolliert oder ein Nanosensor, der einfach per Spritze in den Körper injiziert wird.

Außerdem haben Forscher selbstheilende Akkus konstruiert, einen Nanogenerator, der Strom aus Alltagsbewegungen erzeugt und den Prototyp für ein stromsparendes W-LAN entwickelt.

Medizin: Zika, CRISPR und Patente

Das Jahr 2016 begann mit einer neuen Epidemie: dem Zika-Virus. Das Virus verursachte vor allem in Südamerika Fälle von Mikrozephalie bei Neugeborenen, kann aber auch das Guillain-Barré Syndrom und schleichende Schäden am erwachsenen Gehirn auslösen. Die olympischen Spiele in Brasilien weckten die Befürchtung, das von Aedes-Mücken übertragene Virus könnte auch nach Europa überspringen, dieses Szenario blieb aber glücklicherweise aus. Immerhin gibt es erste vielversprechende Impfstoff-Kandidaten, die nun getestet werden.

Die Genschere CRISPR/Cas9 war auch in diesem Jahr ein heißes Thema. Medizinern gelang es mit diesem Werkzeug, sowohl den Gendefekt der Sichelzellen-Anämie zu beseitigen als auch die erbliche Duchenne-Muskelschwäche zu reparieren. Gleichzeitig tobt in den USA ein heftiger Patentstreit zwischen mehreren Universitäten und Forschungsinstituten darum, wem die Rechte an dieser lukrativen Methode gehören. Für Diskussionen sorgte 2016 zudem die erste Geburt eines Babys mit drei Eltern: Neben dem Erbgut von Vater und Mutter trägt es die Mitochondrien eines Spenders in sich.

Irdische Überraschungen, Klimarekorde – und Trump

In den Geowissenschaften gab es 2016 ebenfalls einige spannende und erstaunliche Erkenntnisse. So verändert sich die Rotation unseres Planeten anders als gedacht und im äußeren Erdkern gibt es einen ungewöhnlich schnellen Ringstrom aus flüssigem Eisen. Vor Indonesien entdeckten Forscher die größte offene Verwerfung der Erde und im Mittelmeer spürten sie das älteste Stück Ozeankruste der Erde auf. Bei den Rohstoffen sorgte der Fund eines neuen Heliumvorkommens für Aufatmen, dafür warnten Forscher vor kommenden Engpässen bei einigen Rohstoffen für Zukunftstechnologien.

Eher düster erscheinen die Aussichten dagegen in Bezug auf unser Erdklima. Das Jahr 2016 ist das wärmste seit Beginn der Aufzeichnungen und brachte gleich in mehrfacher Hinsicht neue Wetterrekorde mit sich. Der CO2-Gehalt der Atmosphäre hat sich inzwischen endgültig bei mehr als 400 parts per million (ppm) eingependelt und trotz stagnierender CO2-Emissionen steigen die Werte weiter.

Ein echter Schock für Klima- und Umweltschützer weltweit war die Wahl von Donald Trump zum US-Präsidenten. Denn er zählt sich eher zu den Klimaskeptikern und will statt erneuerbaren Energie vermehrt Kohle und Erdöl fördern. Folgerichtig machte er einen Lobbyisten der Ölindustrie und Klimaskeptiker zum Chef der US-Umweltbehörde EPA und kündigte an, auch das Klimaabkommen von Paris nicht einhalten zu wollen. Was dies konkret für die Zukunft der USA und der Welt bedeutet, bleibt abzuwarten.

(scinexx, 23.12.2016 – NPO)