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Seismischer Effekt : Rätselhafte Radiowellen

  • -Aktualisiert am

Silmulation eines Erdbebens im Labor: Falschfarben-Aufnahme von Rissen in dem komprimierten Puder, das heftig hin- und herbewegt wird. Bild: Troy Shinbrot, Rutgers University

Werden Erdbeben von Entladungen begleitet? In der Natur hat man widersprüchliche Beobachtungen gemacht. In einem Laborversuch ist der Befund jetzt eindeutig.

          In den vergangenen Jahren haben mehrere Forschergruppen in verschiedenen Erdbebenregionen der Welt Radiowellen gemessen, die aus der Erdkruste stammen und angeblich immer wieder vor Erdbeben auftreten. In Nordkalifornien wurden daraufhin entlang der San-Andreas-Verwerfung Messstationen aufgestellt, mit denen die möglichen elektromagnetischen Vorboten eines Bebens systematisch erfasst werden sollten. Allerdings stellte sich heraus, dass seismische Aktivitäten nur vereinzelt in den Aufzeichnungen dieser Radioempfänger identifiziert werden konnten. Diese Radiosignale eignen sich offensichtlich ebensowenig zur Erdbebenvorhersage wie alle anderen bisher gemessenen physikalischen Parameter auch.

          Dennoch ist eine amerikanische Forschergruppe den Ursachen dieser elektromagnetischen Signale in Laborversuchen auf den Grund gegangen und kam dabei zu überraschenden Ergebnissen.

          Beben in der Trommel

          Für ihre Experimente füllte die Forschergruppe unter Leitung von Troy Shinbrot von der Rutgers University in New Jersey verschiedene Behälter nacheinander mit verdichteten Pulvern und körnigem Material, darunter Mehl, zerriebener Kreide und Mikrokristallen von Zellulose. Die Behälter wurden dann geschüttelt oder wie eine Waschmaschinentrommel langsam gedreht. Die Bewegungen der Behälter hatten zur Folge, dass sich in den ursprünglich dichtgepackten Pulvern Risse bildeten, so wie sie auch bei Erdbeben auftreten können. Bei großen Kippwinkeln begann das Material sogar wie in einer kleinen Lawine zu rutschen. Für die Messung der elektrischen Signale hatten die Forscher die Behälter jeweils an ihren Außenseiten mit Voltmetern bestückt.

          Blitze im Material

          Bei den Schüttel- und Drehbewegungen stellte sich heraus, dass nahezu jeder Rutschung ein starkes elektrostatisches Signal vorausging. Manche Signale führten zu Ausschlägen der Voltmeter von mehr als hundert Volt. Um sicherzugehen, dass diese Spannungsspitzen tatsächlich durch die Bewegungen im Pulver verursacht wurden und nicht etwa durch statische Aufladung beim Einfüllen des Materials in die Behälter, erdeten die Forscher die Behälter vor jedem Schüttelversuch.

          Wie Shinbrot und seine Kollegen jetzt in den „Proceedings“ der amerikanischen Akademie der Wissenschaften (doi: 10.1073/pnas.1121596109) berichten, traten die elektrischen Signale bis zu vier Sekunden vor dem Einsetzen einer Lawine auf. Bisher können die Forscher die Ursache der elektrostatischen Entladungen in den Pulvern nicht erklären. Die Gruppe will aber nun untersuchen, ob diese elektrischen Vorboten nur im Labor auftreten oder auch unter wirklichen Bedingungen, beispielsweise vor Erd- und Hangrutschungen zu messen sind.

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