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Auf der Reise zum Mittelpunkt der Erde
Forschungsziele hatten sie jedoch bereits in der Zone unterhalb von 8.000 Metern
Tiefe erreicht: Sie drangen mit der Bohrung in Bereiche vor, in denen das Gestein
unter dem Einfluss von Druck und Hitze plastisch wird. Statt zu brechen wie
normalerweise, verformt es sich dabei einfach nur – ähnlich wie ein warm gewordener
Kunststoff. Noch nie war es Wissenschaftlern bis dahin gelungen, diesen
Formungsprozess außerhalb des Labors zu beobachten. Zwar lassen sich ähnliche,
im Laufe der Erdgeschichte entstandene Verformungen von Gesteinsschichten
heute an einigen Stellen sogar auf der Erdoberfläche finden, aber Zeuge dieses
Prozesses direkt im Erdboden war bisher noch niemand geworden.
Bohrturm des Kontinentalen
Tiefbohrprogramms (KTB) in
Windischeschenbach.
© Deutsches GeoForschungs-
Zentrum (GFZ), Potsdam
Doch bei aller Freude über den gewonnen Einblick – vom Traum einer „Reise
zum Mittelpunkt der Erde“ sind auch diese ganzen Bohrungen weit entfernt.
Gemessen an den tausenden Kilometern bis zum Erdkern sind die nur wenige
Kilometer in die Tiefe reichenden Bohrversuche nicht viel mehr als Mückenstiche
in die „Haut“ unseres Planeten. Wollen die Forscher Erkenntnisse über das Erdinnere
gewinnen, müssen sie daher auf indirekte Messmethoden der Geophysik
zurückgreifen.
Zu diesen gehören zum einen Schwerkraft- und Magnetfeldmessungen
via Satellit. Winzige lokale Schwankungen der Schwerkraft zeigen beispielsweise
Dichteunterschiede der im Untergrund liegenden Gesteine an und helfen
damit den Forschern nicht nur, die verschiedenen Schichten zu identifizieren,
sondern damit auch, die Krustenbewegung zu verfolgen. Das irdische Magnetfeld
wiederum ist sogar die direkte Folge des Aufbaus des Erdinneren. Denn erst
das Wechselspiel zwischen dem inneren und äußeren Erdkern bildet den Motor
für den Magnetismus.
Der 1.200 Meter große Barringer-Krater
in Arizona ist ein
typisches Beispiel für einen einfachen
Krater. © Larry Bloom/
GFDL
Zum anderen machen sich Geowissenschaftler aber auch den Umstand
zunutze, dass seismische Wellen an Grenzen zwischen zwei Gesteinsschichten
unterschiedlicher Beschaffenheit auf bestimmte Weise gebrochen oder reflektiert
werden. Die Messung und Auswertung von Erdbeben- und künstlich erzeugten
Stoßwellen liefert daher wertvolle Hinweise über den Aufbau des Erdinneren. Bei
den sich am schnellsten ausbreitenden seismischen Wellen – den P- oder Primärwellen
– schwingen die Gesteinspartikel – ähnlich wie bei Wasserwellen in einem
Teich – in ihrer Ausbreitungsrichtung: Das Gestein wird wechselweise komprimiert
und gedehnt. Diese Wellenart kann sich daher sowohl in festem wie auch
in flüssigem Gestein fortpflanzen und ausbreiten. Anders aber sieht es bei einem
zweiten Wellentyp aus, den Transversal- oder Sekundärwellen. Bei ihnen bewegen
sich die Bodenteilchen quer zur Ausbreitungsrichtung der Wellen hin und her.
Das Gestein wird dadurch horizontal oder vertikal verformt und geschüttelt. Das
funktioniert aber nur in festem, scherbarem Gestein. In geschmolzenem, flüssigem
Material werden die S-Wellen dagegen absorbiert und damit „geschluckt“.
Verschwinden sie bei einer Messung oder kommen extrem langsam an, können
die Geowissenschaftler deshalb darauf schließen, dass irgendwo auf ihrem Weg
eine flüssige Schicht liegen muss.
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