Durchleuchteter Planet Sturm röntgt die Erde

Japanische Forscher empfingen mysteriöse Signale aus dem Erdinneren. Jetzt haben sie auf der anderen Seite des Planeten die Quelle entdeckt - sie liefert Bilder aus der Tiefe.

Sturm "Alexandra" am 10. Dezember 2014 an der Küste Schottlands
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Sturm "Alexandra" am 10. Dezember 2014 an der Küste Schottlands

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Am 10. Dezember 2014 registrierten 202 Erdbebensensoren im Süden Japans seltsame Signale: langsame Schwingungen, die senkrecht von unten kamen.

Erdbebenwellen hinterlassen andere Signale - und vor allem kommen sie selten senkrecht aus der Tiefe, sondern von den Grenzen der Erdplatten. Kiwamu Nishida und Ryota Takagi untersuchten das Mysterium.

Den Forschern aus Tokio war bekannt, dass nicht nur Erdbeben den Planeten in Schwingung versetzen. In 60 Stimmlagen grummelt die Erde unhörbar, elf Oktaven zu tief, um vom Menschen wahrgenommen zu werden. Wind, Ozeane, Lawinen und auch der Bergbau massieren den Boden.

Doch die Bewegungen sind äußerst schwach. Obwohl dabei sogar der ganze Planet vibriert, erzeugt er auf diese Weise nur 500 Watt, das entspricht der Leistung von fünf Glühbirnen. Die Wellen schwingen äußerst langsam.

Dennoch ist es Nishida und Takagi nun gelungen, die Quelle des rätselhaften Zitterns vom Dezember 2014 zu klären. Mehr noch: Sie erstellten anhand der Signale eine Art Röntgenbild des Untergrunds.

Rätselhaftes Zittern

Die Forscher suchten gezielt nach Ereignissen, die den Planeten angestoßen haben könnten. Wetterkarten zeigten zur fraglichen Zeit einen heftigen Sturm über dem Nordatlantik, eine sogenannte Wetterbombe: Fällt der Luftdruck rapide, entwickeln Stürme eine geradezu explosive Kraft.

Am 9. Dezember 2014 stürzte der Luftdruck über dem Nordatlantik binnen 21 Stunden um 44 Millibar auf den extrem niedrigen Wert von 942 Millibar. Der Sog beschleunigte den Wind auf 150 km/h, zehn Meter hohe Wellen rollten an die Küsten.

Sturm "Alexandra" am 10. Dezember 2014 in Großbritannien
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Sturm "Alexandra" am 10. Dezember 2014 in Großbritannien

Beim Blick auf die Wetterkarten machten die japanischen Forscher die Entdeckung: Die Erschütterungswellen, die sie in Japan registriert hatten, kamen von der Südküste Grönlands - eben dort hatte die wogende See zur selben Zeit den Meeresgrund heftig traktiert, erkannten Nishida und Takagi.

Sie sind sicher, in dem Sturm, der in Europa "Alexandra" hieß, den Auslöser der Schwingungen gefunden zu haben. Damit eröffneten sich erstaunliche Möglichkeiten für die Wissenschaft, schreiben sie im Magazin "Science". "Wir haben ein neues Instrument für die Erkundung des Erdinneren entdeckt."

Das Gestein der Tiefe

Die Schwingungen hätten die Erde quasi geröntgt, heißt es in "Science". Sie erleuchteten sozusagen das Innere des Planeten: Die Meereswogen haben unterschiedliche Wellen durch den Planeten geschickt - die Reflexionen erzeugen ein Bild des Erdinneren.

An Schichtgrenzen im Untergrund werden manche Schwingungen reflektiert wie an einer Wand. Die Geschwindigkeit der Wellen erlaubt Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des Gesteins in der Tiefe.

Grobes Schema des Erdinneren - Erdbebenwellen verrieten die Schichtgrenzen
Getty Images

Grobes Schema des Erdinneren - Erdbebenwellen verrieten die Schichtgrenzen

Das Prinzip ist bekannt, aus Reflexionsmustern von Erdbebenwellen, von denen fast alle Informationen aus dem tiefen Untergrund stammen. Doch die Kenntnisse sind lückenhaft, weil die Bilder unscharf sind. Selbst Annahmen über markante Schichten müssen immer wieder korrigiert werden.

Manche Regionen bleiben im Dunkeln. Weite Bereiche des Atlantiks und des Pazifiks etwa liegen abseits der Erdbebenzonen, weshalb sie von Bebenwellen nur schwach durchleuchtet werden.

Es werde Licht!

Hier könnten Stürme Licht ins Dunkel bringen, schreiben Peter Gerstoft und Peter Bromirski in einem Kommentar in "Science". Besonders begeistert die Forscher, dass nicht nur Druckwellen, sondern auch Scherwellen des Sturms vor Grönland im 8000 Kilometer entfernten Japan registriert worden waren.

Erschütterungen des Sturms kreuzten die Erde bis nach Japan
Eurek Alert/ Kiwamu Nishida/ Ryo

Erschütterungen des Sturms kreuzten die Erde bis nach Japan

Bei Erdbeben sind die seitlich schwingenden Scherwellen die Hauptgefahr, weil sie den Boden zerreißen. Die Scherwellen eines Sturms aber sind erheblich langsamer, sie liefern deshalb ein neues Erkundungsinstrument.

Die Wellen, die das Erdinnere kreuzen, schwingen mit unterschiedlichen Frequenzen, weshalb sie jeweils andere Objekte im Untergrund erkennbar machen. Stürme könnten, so folgern die Forscher, neue Strukturen im Eingeweide der Erde sichtbar machen.

Es ist so ähnlich, als ob Forscher nun zusätzlich zum sichtbaren Licht Infrarotstrahlung für ihre Erkundungen hinzubekommen hätten.

Bedeutender Fortschritt scheint möglich. Noch immer ist das Innere der Sonne besser erforscht als das Zentrum der Erde. Während aus der Sonne elektromagnetische Signale nach außen dringen, die Details verraten, mussten Geoforscher stets auf Bebenwellen warten. Jetzt aber könnten auch Stürme den Planeten durchleuchten.



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