Erdbebenforschung „Unsere Erde trudelt wie ein Kinderkreisel“

Das schwere Erdbeben, das am Montag im fernen Indonesien mehr als 300 Menschen in den Tod gerissen hat, hat bei Forschern in Thüringen eine deutlich lesbare Spur hinterlassen. Noch bevor Tausende auf der Insel Java vor den meterhohen Tsunami-Wellen um ihr Leben rannten, schlugen die Zeiger im Geodynamischen Observatorium Moxa so stark aus wie lange nicht. Der kleine Ort in den Thüringer Bergen, etwa 30 Kilometer Luftlinie von Jena entfernt, ist durch Sensoren mit jedem Winkel der Erde verbunden. Hochsensible Meßgeräte zeichnen hier rund um die Uhr die großen und kleineren Erschütterungen auf, denen unser Planet ausgesetzt ist.

„Es gibt laufend Erdbeben“, sagt der Inhaber des Lehrstuhls für Angewandte Geophysik der Universität Jena, Gerhard Jentzsch. „Pro Jahr werden weltweit rund eine Million Erdbeben der Magnitude 2 und größer registriert.“ Moxa, das zur Uni Jena gehört, ist aber nicht nur eine von mehreren tausend seismologischen Stationen weltweit, sondern in dem Observatorium wird auch die Dynamik der Erde mit supraleitenden Gravimetern beobachtet. Ein Netzwerk von mehr als 20 über den Globus verteilten Standorten arbeitet im sogenannten Global Geodynamics Project zusammen, um die Dynamik der Erde von der Lufthülle bis zum Erdkern zu erfassen und auszuwerten.

„Wir glauben auf festem Grund zu stehen“

„Unsere Erde trudelt wie ein Kinderkreisel durch den Weltraum“, sagt Jentzsch. Das kommt daher, weil ihre Symmetrieachse nicht genau mit ihrer Drehachse zusammenfällt, was zu etwa 14monatigen Schwingungen, den Polschwankungen, führt. Diese Bewegungen, die nach dem Astronom Seth Carlo Chandler benannt sind, verändern die jeweilige Entfernung zum Nordpol periodisch zwar nur im Bereich von etwa 30 Metern, sie lassen sich dennoch messen.

„Wir glauben, auf festem Grund zu stehen“, erläutert der Geophysiker, der auch Präsident der Erdgezeiten-Kommission der Internationalen Assoziation für Geodäsie ist. Mit Erdgezeiten ist nicht die Veränderung der Wasserstände bei Ebbe und Flut gemeint, sondern die Deformation des Erdkörpers auf Grund der Kräfte der Gezeiten. „Unser Planet weist eine gewisse Elastizität auf. Hier in Moxa ändert sich die Entfernung vom Erdmittelpunkt mit den Perioden der Gezeiten täglich um rund 30 Zentimeter; das heißt, die Erde hebt und senkt sich unter unseren Füßen jeden Tag um diesen Betrag.“

In 21 Minuten durch die Erde

Ein Erdbeben vorauszusagen nach dem Motto „An dem und jenem Tag wird die Erde unter dem Indischen Ozean mit einer Stärke von 7,7 beben, das Zentrum liegt rund 240 Kilometer vor Indonesien“ - dies ist laut Jentzsch unmöglich und wird wohl auch in absehbarer Zukunft unmöglich bleiben. Der Grund hierfür ist einfach: Es wäre utopisch, die ganze Erde mit Sensoren bepflastern. Zudem gäbe es auch nicht genug ausgebildete Geophysiker, die diese Daten bearbeiten müßten. „Daher widmen wir uns lieber der Untersuchung der Erdbeben-Mechanismen in bestimmten Gebieten, um dort Parameter abzuleiten, die zum Beispiel zum Bau erdbebensicherer Gebäude führen und damit mögliche Schäden mindern“.

Auf den Meßgeräten, die sich zum Teil in unterirdischen Stollen befinden, ist jedes noch so entfernte Beben erkennbar. Wenn ein Erdbeben bereits entstanden ist, lassen sich leichter Voraussagen über die weitere Entwicklung treffen, wie der Geophysiker erläutert. So entstehen relativ hochfrequente Wellen, die durch den Erdkörper gehen, aber nur eine geringe Energie haben. Wenn zum Beispiel in Kalifornien die Erde bebt, dann laufen diese sogenannten Kompressionswellen in rund 21 Minuten durch den Globus, bis sie am entgegengesetzten Ende in Ostafrika wieder austreten.

Auf Oberflächenwellen kann man noch reagieren

Deutlich langsamer sind die Oberflächenwellen, die Häuser zum Einsturz bringen. Jentzsch berichtet über ein von deutscher Seite unterstütztes Projekt in Istanbul, bei dem mit einem Netz von Seismometern Informationen erfaßt werden, um nach Möglichkeit größere Schäden zu verhindern. Wenn dort ein Beben registriert wird, dann könnten zum Beispiel die Brücken über den Bosporus geschlossen werden, bevor die viel langsameren Oberflächenwellen ankommen. Ähnlich läßt sich auch bei Kernkraftwerken vorgehen, die bei Gefahr sehr schnell heruntergefahren werden könnten.

Selbst wenn irgendwo auf der Welt Atombombenversuche unternommen werden, sind diese im Observatorium Moxa erkennbar. Bei einem Erdbeben verschieben sich laut Jentzsch zwei Seiten gegeneinander. Es erfolgt eine Abstrahlung, die Zug darstellt, und eine andere, die Druck bedeutet, was etwa die Form eines Kleeblatts ergibt. Dagegen wird bei Atombombenversuchen nur ein Druck nach allen Seiten abgestrahlt, woraus der Experte entsprechende Schlüsse ziehen kann. Voraussetzung ist jedoch die weltweite Überwachung - dazu reicht eine Station nicht aus.