Ein starkes Erdbeben erschüttert nicht nur den Untergrund, es verändert auch die Schwerkraft der Erde. Das haben Wissenschaftler jetzt zum ersten Mal mit Hilfe von Satellitendaten anhand des Bebens vom Dezember 2004 vor Sumatra nachgewiesen. Ihre jetzt in der Zeitschrift Science veröffentlichten Ergebnisse eröffnen neue methodische Möglichkeiten, aber auch neue Einsichten in die Wirkungsweise von Erdbeben.
Die Studie zeichnet ein klareres Bild der geophysikalischen Veränderungen, die das Beben der Stärke 9,1 das Weihnachten 2004 einen tödlichen Tsunami auslöste, hinterlassen hat. Das Ereignis trat ein, als vor der Westküste Nordsumatras zwei tektonische Platten der Erdkruste entlang einer Verwerfung ruckartig verrutschten. Auf fast 1.000 Kilometern Länge verschoben sich entlang dieser Plattengrenze die Indische und Burmesische Platte gegeneinander. Als Folge hob sich der Meeresboden der gesamten Region um mehrere Meter.
Satelliten als Schwerkraftsensoren
Welche Auswirkungen dies auf die Schwerkraftverteilung auf unserem Planeten hat, untersuchten nun Wissenschaftler der Ohio State Universität um die Geoforscher Shin-Chan Han, C.K. Shum and Michael Bevis. Sie nutzten dafür die Daten von zwei GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) –Satelliten. Diese seit 2002 in der Umlaufbahn der Erde kreisenden Sonden sind speziell für die Messung der Schwerkraft und ihrer Veränderungen ausgerüstet. Sie registrieren Veränderungen in der Dichte der Erdkruste und der Landschaftsform und deren Auswirkungen auf das Schwerefeld der Erde.
Visualisierung über seismisches Modell
Für ihre Untersuchung analysierten die Forscher die Satellitendaten mehrerer Jahre, rechneten saisonal bedingte Schwankungen heraus und kombinierten die so bereinigten Daten mit einem seismischen Computermodell. Auf diese Weise erhielten sie ein klares Bild der durch das Erdbeben ausgelösten Veränderungen im Gebiet des Indischen Ozeans. „Mit diesem seismischen Modell konnten wir die GRACE-Beobachtungen erklären und interpretieren“, erklärt Han. „Umgekehrt tragen die Daten aber auch dazu bei, die Qualität des Modells zu bewerten und unser Wissen um die Dynamik der festen Erdkruste zu erweitern.“
Dichte im Untergrund verändert
“Das Erdbeben veränderte die Schwerkraft in diesem Teil der Welt gleich auf zwei Arten, die wir messen konnten”, so Han zu den Ergebnissen. Zum einen löste das Beben eine massive Anhebung des Meeresbodens aus, das die Geometrie der gesamten Region veränderte und starke Abweichungen von vorherigen GPS-Messungen bewirkte. Dies zeigten vor allem die GRACE-Daten. Zum anderen aber veränderte die Plattenbewegung auch die Dichte des Gesteins unter dem Meeresboden und damit auch die Schwerkraft an diesen Stellen. Westlich der Sumatra-Verwerfung komprimierten die Verschiebungen im Untergrund das Gestein und erhöhten so die Dichte, östlich davon sank sie ab. Das Modell zeigte deutlich die dadurch veränderten Schwerkraftwerte.
(Ohio State University, 04.08.2006 – NPO)
