Wetterbomben eröffnen Blick ins Erdinnere

Nach Erdbeben oder Sprengungen breiten sich Erschütterungen durch die Erde aus. Messen Geophysiker diese seismischen Wellen, können sie aus den Daten die Struktur der verschiedenen Erdschichten ermitteln. Doch auch starke Stürme über den Ozeanen verursachen seismische Wellen, allerdings sehr viel schwächere. Dennoch gelang es nun zwei Geophysikern in Japan, die verschiedenen Arten dieser Wellen mit hochempfindlichen Detektoren aufzuzeichnen. Wie sie in der Fachzeitschrift „Science“ berichten, konnten sie so den Weg eines starken Sturms über dem Atlantik, auch Wetterbombe genannt, mit den Messungen im weit entfernten Japan rekonstruieren. Diese verfeinerte Methode der Mikroseismik hat das Potenzial, auch ohne Erdbeben und Sprengungen ein genaueres Bild von der Erdkruste und den oberen Bereichen des Erdmantels zeichnen zu können.

Grafik, die den Kreislauf von seismischen Wellen im Atlantik bis zur Messung im Detektor in Japan nachzeichnet.
Mikroseismik mit Stürmen

„Mit unserem seismischen Sensorareal in Japan beobachteten wir die Wellen, die von einem Sturm über dem Atlantik erzeugt worden waren“, schreiben Kiwamu Nishida und Ryota Takagi vom Earthquake Research Institute an der University of Tokyo. Dabei konnten sie mit ihren insgesamt 202 in Bohrlöchern verborgenen Detektoren zwei verschiedene Arten von seismischen Wellen unterscheiden: die stärkeren und schnelleren P-Wellen und die schwächeren und langsameren S-Wellen. Zusätzlich erkannten sie, dass die nun zum ersten Mal überhaupt nachgewiesenen S-Wellen sowohl senkrecht als auch horizontal polarisiert waren.

Über die Analyse der verschiedenen Wellentypen konnten Nishida und Takagi den Weg eines starken Sturms, der im Dezember 2014 zwischen Island und Grönland wütete, mit hoher Genauigkeit verfolgen. Die Messdaten lieferten zusätzlich Hinweise auf die mächtigen Sedimentschichten am Grunde des Atlantiks. Da die gemessenen S-Wellen auf dem Weg vom Atlantikboden durch Erdkruste und Erdmantel bis nach Japan vielfach reflektiert wurden, könnte eine genauere Analyse sogar noch detailliertere Informationen über die oberen Erdschichten liefern. Weitere Studien mit diesen mikroseismischen, von Stürmen erzeugten Wellen wären dazu nötig.

Das Forscherteam aus Japan ist weltweit nicht das einzige, das schwache, mikroseismische Wellen für einen Blick in die Erde nutzen will. So analysierten vergangenes Jahr Geophysiker vom französischen Institut für Meeresforschung Ifremer in Brest tieffrequente Erdschwingungen, die beim Aufprall von Meereswellen auf die Küsten entstanden. Auch aus diesem für das menschliche Ohr nicht wahrnehmbaren Brummen der Erde konnte auf verschiedene Erdschichten geschlossen werden. Verfeinerte mikroseismische Methoden sollen in Zukunft etwa für eine genauere Kartierung des Meeresbodens genutzt werden oder bei der Suche nach Erdöllagerstätten unter dem Meer helfen.