Von kleinsten Teilchen bis zu größten Entdeckungen - Künstliche Intelligenz in der Mikroskopie

Um die großen Zusammenhänge zu verstehen, richtet Dr. Oliver Plümper den Blick auf die ganz kleinen Dinge: Der Geowissenschaftler untersucht Minerale, die Bestandteile von Gesteinen sind. Aber welche Geschichten erzählen diese Komponenten – und wie helfen sie uns, das große Ganze zu verstehen: die Geheimnisse unseres Planeten Erde? Um das herauszufinden, setzt Plümper auf Technik und Technologie: Mikroskope – und Künstliche Intelligenz.

An den Moment, der seinem Berufsleben die entscheidende Wendung gab, erinnert sich Plümper noch sehr genau. Es war Mitte der Zweitausender während des Studiums der Geowissenschaften an der Universität in Münster. „Als ich unter einem Mikroskop das erste Mal Atome gesehen habe, diese kleinsten Teilchen, die das große Ganze Planet Erde bestimmen“, sagt er, „da hat es Klick gemacht. Da habe ich gemerkt: In diesem Bereich will ich arbeiten.“ Seine Mutter erzählt diese Geschichte übrigens etwas anders. „Sie sagt, dass ich als Kind schon in jedes Erdloch gekrabbelt bin und mir alles genau angeschaut habe“, berichtet Plümper und lacht.

Zurück in der Wirklichkeit geht es dem Geowissenschaftler nicht nur darum, die Welt zu verstehen – sondern sie auch nachhaltig zu verbessern. Intelligente Mikroskopie und die dazugehörigen Technologien wie Künstliche Intelligenz helfen ihm dabei. So untersucht er zum Beispiel aktuell Unterwasservulkane in der Mitte des Atlantiks. Diese sogenannten hydrothermalen Quellen spucken kleinste Nanopartikel in den Ozean. „Wir schauen gerade, welche Einflüsse diese Partikel auf das Meer haben und was wir davon lernen können, zum Beispiel für die industrielle Produktion”, erklärt Plümper. So könnten beispielsweise neue Rohstoffe erforscht werden, die entstehen, wenn die Partikel ins Meer abgestoßen werden. Das Faszinierende: „Der Ausbruch der Unterwasservulkane ist ein riesengroßer Prozess, aber was am Ende dabei herauskommt, sind winzig kleine Partikel”, sagt er.

Auch Erdbeben bestimmen einen Teil seiner Arbeit. Allerdings seien diese Naturgewalten besonders schwer zu erforschen. Plümper und seine Kollegen nehmen sich der Sache trotzdem an. „Erdbeben sind Prozesse, die im Erdinneren ablaufen, aber einen Effekt auf uns Menschen haben”, sagt er. „Daher ist es wichtig zu verstehen, was da vor sich geht.”

Der Klimawandel beschäftigt den Wissenschaftler ebenfalls. „Wir schauen uns über einen langen Zeitraum den Wasser- und Kohlenstoffkreislauf an”, sagt Plümper. Auch dafür braucht er Mikroskope, denn Kohlenstoff wird in winzig kleinen Bauteilen gespeichert: in Mineralen. „Aber wie wird er gespeichert und wie wird er wieder freigelassen? Das versuchen wir mithilfe von Mikroskopie herauszufinden”, erklärt Plümper. Ein weiterer Aspekt in diesem Zusammenhang ist das Thema CO2-Speicherung: Denn wenn Minerale Wasser in sich speichern, warum dann nicht auch klimaschädliches Kohlendioxid? Fragen, denen er nachgeht – und bei denen Mikroskopie, Digitalisierung und KI eine große Hilfe sind.

Für seine Arbeit sieht er deshalb weiterhin Relevanz. „Es ist immer wichtig zu wissen, wie die Erde funktioniert“, sagt Plümper, „weil Prozesse, die im Erdinneren ablaufen, eine Wirkung auf uns Menschen haben.“ Warum sind wir hier? Warum ist die Erde, wie sie ist? Warum können wir hier leben? „Die Antworten auf all diese Fragen finden sich im Inneren der Erde“, erklärt der Wissenschaftler. Auch sind es diese Aspekte, die ihn antreiben. Seine Ambition: „Wir müssen die ganz kleinen Dinge verstehen, um Einfluss auf die ganz großen Zusammenhänge nehmen zu können.” Auch deshalb gibt er sein Wissen weiter: an die Studierenden der Utrecht Universität, aber in Zukunft auch an seinen zweijährigen Sohn, dem er einen lebenswerten Planeten hinterlassen möchte.

Wir leben von der Erde, sagt er: Früher von Öl und Gas, künftig von Rohstoffen für erneuerbare Energien: Metalle, die aus der Erde kommen. „Die müssen wir gut abbauen und nachhaltig nutzen. Wir haben nur diesen einen Planeten – unsere Erde“, sagt Plümper. In diesem Punkt begibt er sich vom Kleinen ins Große. Ganz anders als in der Mikroskopie.