Wer einen Eindruck bekommen möchte, wie unruhig der Planet Erde ist, braucht nur die Internetseiten des Deutschen Geoforschungszentrums in Potsdam aufzurufen: Dort ist eine Karte zu finden, die zeigt, wo die Erde zuletzt gebebt hat. Auch für die vergangenen Tage finden sich zahlreiche Einträge. So gab es Beben vor Japan und im Bereich des Inselstaates Vanuatu im Südpazifik. Allgemeine Beachtung finden solche Ereignisse in der Regel nur, wenn große Schäden entstehen – wie beim verheerenden Beben am 11. März 2011 vor Japans Küste. Jetzt gehen Forscher der Frage nach, welche Spurendieses Beben am Meeresboden hinterlassen hat.
Der Ursprung der Katastrophelag vor der japanischen Ostküste viele Kilometer unter dem Meeresboden. Rund 130 Kilometer vor der Insel Honshu , wo eine Erdplatte unter eine andere taucht, genauer: die Pazifische unter die Eurasische Platte, entluden sich gewaltige Mengen an Energie. Infolge der Erschütterungen riss die Erdkruste binnen weniger Minuten aufeinerLänge von 400 Kilometern auf. Teile der Küste wurden ruckartig um bis zu fünf Meter Richtung Osten versetzt. Der Meeresboden wurde aufeinerFläche von der Größe Schleswig-Holsteins um bis zu fünf Meter angehoben. Die Flutwelle, die aufgrund des Bebens entstand, setzte in Küstengegenden Hunderte Quadratkilometer unter Wasser und richtete dabei große Schäden an. Knapp 16 000 Menschen verloren ihr Leben.
Unter der Leitung des Geologen Professor Gerold Wefer vom Zentrum für Marine Umweltwissenschaften (MARUM) an der Universität Bremen reisen Wissenschaftler jetzt mit dem Forschungsschiff „Sonne“ in das Entstehungsgebiet des Erdbebens. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert die Expedition mit eineinhalb Millionen Euro.
Wie das Bremer Forschungszentrum mitteilt, soll der Tauchroboter „Quest“ im Meeresboden Seismometer installieren, die die Aufgabe haben, Daten zu künftigen Erdbeben zu liefern. Ein autonomes Tauchfahrzeug soll zudem mithilfe eines Fächerecholots denMeeresboden in mehr als 2000 Metern Tiefe kartieren. Die bei der Expedition gesammelten Daten zum Meeresboden sollen mit denMessergebnissen japanischer Forscher aus der Zeit vor dem schweren Erdbeben verglichen werden. Aus dem Vergleich erhoffen sich die Forscher genaue Informationen darüber, wie das große Beben denMeeresboden verändert hat. Darüber hinaus möchten sie herausfinden, welche Mengen an Ablagerungen – sogenannten Sedimenten – aufgrund des Erdbebens in denJapangraben, eine zum Teil mehr als 8000 Meter tiefe Tiefseerinne, abgerutscht sind.
Dass zur Erforschung von Erdbeben weltweit ein großer Aufwand betrieben wird, hat gute Gründe. Solche Naturereignisse bedrohen heute mehr Menschen denn je, weil die besonders stark gefährdeten Küstengebiete extrem dicht besiedelt sind. Viele Millionenstädte, darunter zum Beispiel das japanische Kobe, liegen in Küstenbereichen, die Wissenschaftler zu densogenannten Subduktionszonen rechnen. Subduktion bedeutet, dass eine Erdplatte unter eine andere abtaucht – wie im Falle des Bebens vom 11. März 2011.
Gesteinsplatten verschieben sich
Der Hintergrund: Die Erdkruste, die unter denKontinenten in der Regel 20 bis 60 und unter denOzeanen etwa fünf bis zehn Kilometer dick ist, und ein kleiner Teil des darunter liegenden Erdmantels setzen sich aus riesigen, vergleichsweise starren Gesteinsplatten zusammen. Wissenschaftler kennen viele solcher Platten, so etwa neben der Eurasischen und der Pazifischen Platte die Indo-Australische, die Antarktische, die Nordamerikanische, die Südamerikanische, die Arabische und die Afrikanische Platte. Dass sich solche Platten um einige Zentimeter pro Jahr gegeneinander verschieben, hängt mit Vorgängen im Erdinnern zusammen. Dort gibt es Ströme aus glutflüssigem Material, die ihre Ursache in der Energie haben, die aufgrund des Zerfalls radioaktiver Elemente aus der Frühzeit des Planeten frei wird. An riesigen Gebirgen am Meeresboden, denmittelozeanischen Rücken, tritt heißes Material aus dem Erdinnern aus und bildet immer wieder neue Kruste.
Plattenverschiebungen von einigen Zentimetern pro Jahr summieren sich in Millionen Jahren aufviele Kilometer. Wenn Platten zusammenstoßen, können sich Gebirge bilden. Die Alpen und der Himalaja sind aufdiese Weise entstanden. Eine andere Möglichkeit ist das Abtauchen: Weil eine der Platten eine höhere Dichte aufweist beziehungsweise schwerer ist, taucht sie tiefer in denErdmantel ein. Solche Subduktionszonen gibt es nach Expertenangaben nicht nur bei Japan, sondern zum Beispiel auch im Bereich der Westküsten Nord-, Mittel- und Südamerikas.
Durch die Bewegungen der Platten entstehen Spannungen innerhalb des Gesteins, die sich in einem Erdbeben entladen können. Wie Professor Achim Kopf vom Zentrum für Marine Umweltwissenschaften in einem Beitrag zu dem Thema schreibt, entsteht der Großteil der Erdbeben in Tiefen von fünf bis 15 Kilometern bei Temperaturen von 120 bis 350 Grad Celsius. Deshalb ist es nach seinen Worten nicht möglich, die Vorgänge direkt zu studieren. Und dies erkläre auch, warum nach wie vor Fragen zur Erdbebenentstehung ungeklärt seien.
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