Forscher fühlen der Erde den Puls

Die Aschewolke des isländischen Vulkans Eyjafjallajöküll legte 2010 den europäischen Flugverkehr über Wochen lahm. Die Folgen des gewaltigen Erdbebens in Japan 2011 mit anschliessendem Tsunami sind noch längst nicht ausgestanden. Gerade hörten wir von einem schweren Erdbeben im Südiran. Der Mensch kann solche Naturereignisse nicht verhindern, aber die Wissenschaftler versuchen schon lange, die Ursachen besser zu verstehen, um die möglicherweise Betroffenen früher warnen zu können. Im Rahmen eines Projektes des GEOMAR-Zentrums für Ozeanforschung in Kiel forschte eine grosse Gruppe von Wissenschaftlern 11 Jahre lang an den Fragen, wie es zu Vulkanausbrüchen, Erdbeben und Tsunamis kommt und welchen Einfluss vulkanische Gase auf das Klima haben.

Forschungsschiff «Sonne»,
Stützpunkt der GEOMAR-Forscher im Mittel- und Südpazifik.

Der Polar- und Wetterforscher Alfred Wegener hatte vor 100 Jahren als einer der ersten die Theorie aufgestellt, dass die Erdoberfläche aus Platten besteht, den beweglichen Kontinentalplatten. Als Wegener seine Theorie Anfang des 20. Jahrhunderts ins Gespräch brachte, erntete er erst mal Ablehnung.

Heute weiss man, dass die stärksten Erdbeben dort auftreten, wo sich die Kontinentalplatten aneinander reiben und sich übereinander schieben. Aber unter welchen Umständen genau die Bewegungen der verschiedenen Platten ein Erdbeben verursachen, danach suchen die Wissenschaftler immer noch; innerhalb dieses Projekts sind es die Geologin Ivonne Arroyo und die Physikerin Yvonne Dzierma.

Die beiden Forscherinnen haben u.a. herausgefunden, dass in gewissen Zonen, z.B. unter dem Ozean vor Chile und vor Costa Rica, lang anhaltende schwache Erschütterungen der Erde vorkommen. Die Platten, die wir uns als riesige, kompakte, kilometerdicke Schichten vorstellen müssen, nehmen auch unterschiedlich viel Wasser auf, was ebenfalls einen Einfluss auf die Entstehung eines Erdbebens haben kann. Ganz abgesehen von dem grossen Rätsel, wann das riesige Erdbeben kommt, das man vor der kalifornischen Küste schon so lange erwartet. Forschung ist ein langwieriger Prozess, der in unendlich vielen Schritten fortschreitet.

Wo die Forscher nicht selbst tauchen konnten,
benutzten sie Tauchroboter.

Wussten Sie, dass ein Tsunami nicht nur auf ein Erdbeben zurückzuführen ist, sondern auch darauf, dass im Ozean gewaltige Hangrutschungen eine Riesenwelle verursachen können? Bis vor kurzem warnte man vor einem Tsunami nur dann, wenn ein schnelles, starkes Erdbeben zu verzeichnen war. Aber nicht dieses, sondern die unmittelbar darauf folgenden immensen Rutschungen von abschüssigem Meeresboden sind wohl der Ursprung eines zerstörerischen Tsunami. Dieses Phänomen, das sich in Natur nicht gut beobachten lässt, können wir uns ähnlich vorstellen wie ein gewaltiges Schneebrett. Ein solches entsteht, wenn die unteren Schneeschichten «schwächer» sind und den später darauf gefallenen Schnee nicht durch ihre Schneekristalle «festhalten» können.

Der Geophysiker David Völker hat herausgefunden, dass auch im Ozean durch dauernd herabsinkendes Material die Schichten des Meeresbodens instabil werden können. Allerdings entsteht nicht jedes Mal ein Tsunami, sondern nur wenn plötzlich riesige Wassermengen weggedrängt werden. Zahlreich sind sie jedoch: «Die weitaus grössten Hangrutschungen auf der Erde finden nicht an Land statt, sondern im Ozean.» (S. 61) sagt Völker. Sein Ziel ist es, «Karten zu entwickeln, die anzeigen, welche Hänge im Ozean besonders gefährdet sind.» (S. 69)

GEOMAR-Forscher finden
interessante Strukturen am Meeresboden.

Das Zusammenspiel von Wasser und Meeresboden gehört zu den spannendsten Phänomenen, die die Forscher von GEOMAR untersuchten. Tamara Worzewski und ihr Team erforschten mithilfe ihres selbst entwickelten Systems, welche Wege das Wasser des Pazifischen Ozeans am Meeresboden und darunter nimmt. Die Ozeanplatte ist nämlich nicht gleichmässig aufnahmefähig für Wasser. Das aufgenommene Wasser tritt dann genau dort wieder aus, wo sich eine Erdbebenzone befindet.

Kaltwasserkoralle in der Tiefe des Pazifischen Ozeans.

Als «Oasen des Lebens» bezeichnet der Biologe Peter Linke die Tiefsee erstaunlicherweise. Hatten wir nicht gedacht, dass es in der Finsternis der tiefen Ozeane gar kein Leben geben könne? In diesen Tiefen ist der Wasserdruck so hoch, dass es für Menschen nicht möglich ist, sich dort aufzuhalten. Die Forschergruppe des GEOMAR konnte für ihre Beobachtungen vor Costa Rica und Chile einen ferngesteuerten Tauchroboter einsetzen. Sie entdeckten vielerlei Arten von Meerestieren, ganze Bänke von Muscheln, «Wälder» von Röhrenwürmern und sogar Korallen.

Über diese und weitere Themenbereiche sowie ganz konkret über die Vorgehensweise der Forschergruppen berichtet ein umfangreiches und höchst empfehlenswertes Buch mit atemberaubenden Landschaftsfotografien und informativen Bildern zur Arbeit der Wissenschaftler. Es ist für Laien konzipiert und soll uns die komplexen wissenschaftlichen Zusammenhänge näher bringen, und zwar nicht als trockenen Forschungsbericht. Im Gegenteil: Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler geben in Interviews nicht nur Auskunft, wie sie ihre Arbeit geplant und durchgeführt haben, sondern erzählen auch von emotionalen Hochs und Tiefs. Für die Fachausdrücke nehmen wir Lesenden gern die Möglichkeit wahr, im Internet nachzuschlagen.

Am Puls der Erde
Naturkatastrophen verstehen
Hrsg. von Birte Friedländer, Bernd Grundmann, Peter Linke und Sarah Zierul
Wachholtz Verlag, 29,7×21 cm, 200 S., 207 Abb. und Fotos
ISBN: 3 529 05437 2  35.40 CHF

GEOMAR / Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung der Universität Kiel

Alle Fotos: © GEOMAR / Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel