Die Erde brummt

erschienen in:

P.M.
Oktober 2009

Besuch im geologischen Observatorium Schiltach, wo Wissenschaftler in einer stillgelegten Silbermine die Schwingungen der Erde untersuchen. Ihr besonderes Augenmerk gilt dabei einem erst vor wenigen Jahren entdeckten extrem niederfrequenten Brummen, dessen Ursachen und dessen Bedeutung noch weitgehend unbekannt sind

Vor elf Jahren entdeckten Forscher, dass unser Planet sehr tiefe Basstöne von sich gibt. Seither versuchen die Forscher herauszufinden, woher die Töne stammen und was sie über die "Gesundheit" der Erde verraten.

Sie sind unter uns, schon seit geraumer Zeit. Sie sind nicht zu sehen, nicht zu hören, nicht zu spüren. Sie sind überall, doch niemand weiß, woher sie kommen.

Hätte die Erde eine Stimme, sie wären die Stimme der Erde.

Die Erde brummt - nicht wie ein alter Seebär, sondern wie ein unmusikalisches Orchester: Unzählige Schallwellen durchziehen den Planeten, versetzen den Boden in Schwingung und vereinigen sich zu einem vielstimmigen Grummeln.

Mehr als 60 unterschiedliche Frequenzen haben Wissenschaftler mittlerweile ausgemacht. Allesamt liegen sie ein Dutzend Oktaven unter dem niedrigsten Ton, den das menschliche Gehör wahrnehmen kann. Zum Glück: So bleibt den Menschen die unterirdische Kakophonie erspart.

Seismologen dagegen würden am liebsten keinen einzigen Ton verpassen, hoffen sie doch, aus dem Bassgesang mehr über die Erde zu erfahren. Doch je genauer sie in den letzten Jahren hingehört haben, desto vielfältiger und mysteriöser erscheinen ihnen die Töne. Es ist fast, als wolle die Erde uns etwas sagen - nur keiner versteht sie.

Rudolf Widmer-Schnidrig versteht sie auch nicht, aber er hört ihr wenigstens zu. Seit fast zehn Jahren belauscht der Seismologe nun schon unseren Heimatplaneten - in einem stillgelegten Silberbergwerk, das die Universitäten Karlsruhe und Stuttgart Anfang der 1970er Jahre in einen geologischen Horchposten verwandelt haben. Nur eine schmale Straße schlängelt sich vom Schwarzwald-Örtchen Schiltach zum Observatorium. Dort scheint die Zeit stehen geblieben zu sein.

Die Computer im lang gestreckten Laborhaus haben noch Diskettenlaufwerke. Das Telefon im Flur sieht aus, als müsse es angekurbelt werden. An dünnen Holzwänden hängen die klassischen Ergebnisse der Seismografen: lange Papierstreifen mit zittrigen Linien.

DOCH RUDOLF WIDMER-SCHNIDRIG hört aus ihnen den Klang unseres Planeten. "Die Erde ist wie eine große Glocke", sagt der 50-Jährige und deutet auf eine Glasglocke, die er an einem Metallgestell aufgehängt hat. In den kommenden Tagen will die lokale Politprominenz vorbeischauen, da soll die Glocke als Anschauungsmaterial dienen.

Widmer-Schnidrig schlägt mit einem Schraubenzieher dagegen, ein tiefer Klang ertönt. "Das Gleiche passiert in der Natur bei einem Erdbeben", erklärt er. "Ich kann die Glocke aber auch raus in den Wind hängen, dann fängt sie leise an zu summen." Genau wie die Erde. Es sind diese Eigenschwingungen, die Seismologen faszinieren - und gleichzeitig verstören.

Seit fast 40 Jahren registriert ein globales Netzwerk von Messgeräten die Erdschwingungen, doch viel zu lange haben sich Forscher einzig für den Nachhall von Erdbeben interessiert. Erst 1998 hat eine japanische Forschergruppe genauer hingeschaut und erkannt, dass unser Planet auch dann schwingt, wenn es keine Erdstöße gibt: Wie eine große Seifenblase, die in der Luft wabert, ändert er langsam seine Form. Seine kugelige Gestalt plattet sich Richtung Kürbisform ab, steckt sich dann Richtung Eiform und wandelt sich wieder Richtung Kürbisform. Dabei vergehen bis zu sieben Minuten. "Würde man die Bewegung auf der Erde spüren, man könnte seekrank werden", sagt Widmer- Schnidrig: Angeregt vom irdischen Brummen, bewegt sich die Erdoberfläche ganz langsam auf und ab, vorwärts und rückwärts - wie ein Schiff, das von den Wellen hin und her geworfen wird.

Was den Globus in Schwung hält, ist noch immer nicht geklärt.

Ursprünglich hatten die Seismologen kleine Erdstöße im Verdacht, die den Planeten permanent erschüttern, aber nicht in den Aufzeichnungen der Erdbebenwarten auftauchen. Doch ihre Wirkung ist zu klein: Das Brummen der Erde verbraucht pro Tag eine Energie, die einem Erdbeben der Stärke sechs entspricht. Selbst viele kleine Stöße zusammen würden niemals diese Wucht aufbringen. Auch Theorien, die Sonne könnte das Erdmagnetfeld zum Schwingen bringen, wurden schnell wieder verworfen - genauso wie die Idee, turbulente Strömungen im flüssigen Erdkern brächten die tiefen Töne hervor. "Heute vermuten die meisten Wissenschaftler, dass die Atmosphäre oder die Ozeane für das Erdbrummen verantwortlich sind", sagt Widmer-Schnidrig. Dafür gibt es gute Gründe: Vor fünf Jahren fiel den kalifornischen Seismologen Junkee Rhie und Barbara Romanowicz auf, dass das Brummen besonders laut ausfällt, wenn die Erde von starken Stürmen heimgesucht wird. Die beiden Forscher hatten an der University of California in Berkeley ein System entwickelt, mit dem sich die Herkunft der Schwingungen eingrenzen lässt. Dabei bemerkten sie, dass der Erdbass im Winter vor allem im nördlichen Pazifik erklingt, während er in den Monaten Juli und August hauptsächlich die südlichen Weltmeere unterhält - pünktlich zur Sturmsaison auf der Nord- und auf der Südhalbkugel. "Wir schließen daraus, dass das Erdbrummen durch das Zusammenspiel von Atmosphäre, Ozeanen und Meeresboden hervorgerufen wird", sagt Junkee Rhie. "Möglicherweise wandelt sich die Energie der Stürme in Wellen um, die ihrerseits auf den Meeresgrund drücken." EINE VERMUTUNG, die der Ozean- Forscher Spahr Webb von der Columbia University in New York bestätigen konnte. Er hat berechnet, wie Brandung und Brummen zusammenhängen könnten. Eigentlich passen die beiden Phänomene nämlich nicht zusammen: Während Wellen alle fünf bis 25 Sekunden auf die Küste treffen, braucht der Erdboden 200 bis 500 Sekunden, um einmal auf und ab zu schwingen. Webb hat dennoch einen Mechanismus gefunden. Chaotische Prozesse verwandeln dabei die Energie des Meeres in seismische Wellen. Diese entstehen an der Küste, breiten sich im tiefen Wasser aus und laufen durch die Weltmeere - bis hinab zum Meeresboden. "Dort kneten und quetschen sie die Erde so lange, bis diese zu Eigenschwingungen angeregt wird", sagt Rudolf Widmer-Schnidrig und klopft zur Verdeutlichung mit seinen Fingern auf den Tisch.

Allerdings ist das, wie die Schwarzwälder Forscher vergangenes Jahr entdeckt haben, nur die halbe Wahrheit. Die andere Hälfte liegt tief im Berg.

Widmer-Schnidrig hat die Gesundheits- Sandalen gegen Gummistiefel getauscht und sich ein Holz fällerhemd übergezogen. Mit großen Schritten marschiert er durch den Stollen, den Oberkörper weit nach vorn gebeugt. Ein Helm schützt seinen Kopf, die Grubenlampe liefert ein fahles Licht. Überall rieselt Wasser von der Decke und sammelt sich an dicken Kabelsträngen. "Die Feuchtigkeit macht uns enorm zu schaffen", sagt Widmer- Schnidrig. "Deshalb rottet hier alles vor sich hin." Der Seismologe passiert zwei Stahltüren, die in einen dicken Betonrahmen eingelassen sind. Statt eines Schlüssellochs haben sie dicke Riegel - wie die Schotten an Bord eines Schiffes. "Luftdruckschwankungen sind der größte Feind langperiodischer seismologischer Aufzeichnungen ", sagt er. "Deshalb haben wir zwei Luftschleusen eingebaut. " Die halten nicht nur den Druck konstant, sondern auch die Temperatur: 9,8 Grad zeigt das Thermometer. In den vergangenen 30 Jahren haben sich die Messwerte gerade einmal um ein zehntel Grad verändert.

Immer tiefer führt der Stollen in den Berg hinein, bis er sich schließlich zu einem kleinen Raum weitet - einer Grabkammer, in deren Nischen schmucklose Messgeräte stehen. Mehr als 160 Meter Granit liegen über der Kammer. Der Fels ist so massiv, dass nicht einmal der Wind, der wechselnd gegen die Berge drückt, Spuren hinterlässt.

Hier, tief im Berg, hat Widmer- Schnidrigs Doktorand Dieter Kurrle Hinweise gefunden, dass das Erdbrummen viel geheimnisvoller ist als bislang angenommen.

DER GLOBUS WABERT demnach nicht nur vor sich hin, er verdreht sich auch permanent - wie eine große Loskugel, die aufgeschraubt werden soll. Die Folge: Jeder Punkt der Erdoberfläche bewegt sich leicht vor und zurück. Normalerweise sind diese horizontalen Schwingungen zu unscheinbar, als dass sie sich vom Rauschen der Messgeräte abheben. "Unsere Daten aus dem Schwarzwald-Granit spielen aber in einer anderen Liga", sagt Widmer-Schnidrig. Und so gelang es Kurrle mit vielen Messkurven und noch mehr Statistik, die neue, unerwartete Dimension des Erdbrummens nachzuweisen.

Wie diese Schwingungen entstehen, können die Schwarzwälder Seismologen allerdings ebenso wenig erklären wie ihre Kollegen rund um den Globus. Um die Erdoberfläche zu verdrehen, müssten Wind und Wellen Scherkräfte erzeugen.

Das geschieht zwar, wenn Stürme gegen Berge drücken oder Strömungen auf Unterwasser-Vulkane treffen. Die daraus resultierenden Kräfte sind aber viel zu klein, um die in Schiltach gemessenen Schwingungen zu erzeugen. "Die Zahlen kommen einfach nicht hin", sagt Widmer-Schnidrig. "Daher ist nun wieder völlig offen, wie das Erdbrummen entsteht." Eine schnelle Lösung scheint nicht in Sicht. Neue theoretische Modelle müssen her, genauso wie Computersimulationen und bessere Messgeräte. Wobei Letzteres illusorisch erscheint: "Unsere Messgeräte stammen zwar noch aus den 1980er Jahren, aber sie sind ein Phänomen", sagt Widmer-Schnidrig.

Würde der Balken des Seismometers, der im Stollen die Bewegung der Erde anzeigt, bis Peking verlängert und würden die Chinesen ein Blatt Papier darunterschieben, fiele das in Schiltach sofort auf. Sogar zehnmal so kleine Auslenkungen könnten die Forscher noch messen. "Es gibt zwar viele neuere Seismometer, aber bislang keine besseren", sagt Widmer- Schnidrig.

AUCH DIE FRAGE, ob uns die Erde etwas mitteilen möchte, stellt Seismologen vor große Herausforderungen.

Manche Forscher glauben, aus historischen Aufzeichnungen Rückschlüsse auf Klimaveränderungen ziehen zu können. Da die Eigenschwingungen im seismischen Rauschen aber kaum auffallen, dürfte es schwer werden, aus den alten Papierrollen verlässliche Daten zu gewinnen. Andere Wissenschaftler untersuchen Variationen des Erdbasses - in der vagen Hoffnung, daraus Rückschlüsse auf tektonische Veränderungen und vielleicht sogar auf künftige Erdbeben ziehen zu können.

Eines ist allen Beteiligten klar: Während sie die Glasglocke in Rudolf Widmer-Schnidrigs Büro durchleuchten, analysieren und sogar auseinandernehmen können, ist das bei der Erde nicht möglich.

Tiefer als zwölf Kilometer hat bislang niemand in den Globus hineingebohrt. Um zu erfahren, wie Atmosphäre, Ozeane und die Erde zusammenwirken, sind Seismologen auf die Mithilfe des Planeten angewiesen. Auch wenn sein Gegrummel derzeit noch unverständlich erscheint.

zurück zu den Leseproben.