Foto: Ein großer Vulkanausbruch | Von Wiki Images
Geowissenschaftler müssen normalerweise auf der Erde bleiben, um Dinge wie Vulkanausbrüche und Erdbeben zu überwachen. Eine bessere und schnellere Technik kann jedoch weltraumgestützt sein: Die Beobachtung von Einbrüchen und Wölbungen an der Erdoberfläche mittels Satelliten kann die Pfade unterirdischer Magmaströme und die Position versteckter Verwerfungslinien aufdecken und uns lehren, wie Erdbeben das Gleichgewicht der tektonischen Platten des Planeten verändern.
Diese Technik könnte präzisere Vorhersagen treffen und Leben retten.
Die äußere Schicht der Erdkruste besteht aus tektonischen Platten, die auf einer maximal 250 Kilometer dicken Schicht aus geschmolzenem Gestein schwimmen. Manchmal bewegen sich die Platten plötzlich auseinander oder gegeneinander, was zu Erdbeben führt, oder an manchen Stellen, wodurch flüssiges Gestein durch Vulkane auf die Erdoberfläche gelangt.
Zahlreiche Bedrohungen wie diese gibt es auf der ganzen Welt, und viele werden nicht überwacht, weil sie seit einiger Zeit nicht mehr ausgebrochen sind oder weil sie sich in Entwicklungsländern befinden. Andere geben einfach Signale ab, die für uns zu subtil sind, um sie hier auf der Erde wahrzunehmen: Nehmen wir den japanischen Mount Ontake, der 2014 ohne Vorwarnung ausbrach, nachdem er jahrelang nur minimal aktiv gewesen war, und 63 Menschen tötete.
Foto: Magma | Von skeeze/Pixabay
Dank des interferometrischen Radarsystems mit synthetischer Apertur (InSAR) ist ein globales Bild möglich. Diese Technik setzt Radargeräte ein, die auf Satelliten montiert sind, und verwendet vergleichende Bilder über die Zeit, um die durchschnittliche Bewegung der Erdoberfläche zu visualisieren. Diese Messungen sind äußerst präzise, auf wenige Millimeter genau.
In der Vergangenheit waren die Lücken zwischen den Messungen beträchtlich, aber die beiden Sentinel-1-Zwillingssatelliten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) sind nun in Aktion und widmen sich der weltweiten Abdeckung durch kontinuierliche InSAR-Messungen. Ein britisches Forschungskonsortium mit dem Namen COMET wird die Ergebnisse der Satelliten analysieren.
„Ära der globalen Vulkanologie“
Geologen untersuchen in der Regel die Bewegung tektonischer Platten und die von ihnen ausgehenden Gefahren, indem sie GPS-Geräte an Felsen an der Oberfläche befestigen, um Bewegungen zu verfolgen, Schwingungen mit Seismometern detektieren und Emissionen von Gasen messen, die die Bewegung des darunter liegenden Magmas anzeigen, wie z. B. Schwefeldioxid. Diese traditionellen Methoden geben ein enges, lokales Bild von einem winzigen Bruchteil der Erdoberfläche.
Die Satelliten von InSAR erwiesen sich als nützlich für die Geologie, nachdem Wissenschaftler in Island 2014 einen Vulkanausbruch und in Neuseeland 2016 ein Erdbeben der Stärke 7,8 beobachten konnten. In beiden Fällen waren die unterirdischen Pfade, die vor den Ereignissen zurückgelegt wurden, für die Wissenschaftler überraschend. Dies zeigt, dass den geologischen Gefahren komplexere tektonische Platteninteraktionen vorausgehen, als wir uns das bisher vorgestellt hatten. Es beweist auch, dass InSAR-Bilder uns helfen können, sie zu verstehen und vorherzusagen, selbst wenn wir nicht sicher sind, was auf uns zukommt.
COMET- und InSAR-Bilder liefern wahrscheinlich Oberflächenverformungsdaten für etwa 40 Beben pro Jahr. Im Gegensatz dazu gab es in der Vergangenheit nur für eine Handvoll Erdbeben, von denen einige nur alle 10.000 Jahre wiederholt werden. Während wir üblicherweise Karten von Verwerfungslinien auf der Grundlage von Bebenaufzeichnungen erstellen, sind diese Aufzeichnungen unvollständig; mit diesen zusätzlichen Daten werden Wissenschaftler wahrscheinlich versteckte Verwerfungslinien entdecken.
Geowissenschaftler von COMET und anderen Instituten nutzen InSAR-Bilder auch, um langsam bewegte Erde und Schlamm zu überwachen, was plötzlich zu tödlichen Erdrutschen führen kann. Jüngste Arbeiten an einem Erdrutsch in China zeigten, dass Sentinel-1-Bilder Erdrutschsignale erkennen konnten, bevor sich die Erde bewegte.
Die COMET-Wissenschaftler planen, dank der Abdeckung durch diese neue Technologie einen höheren Anteil an Bedrohungen zu überwachen und Daten, die im Rückstand sind, zu verarbeiten. Danach soll ein Algorithmus entwickelt werden, mit dem COMET-Daten in Echtzeit analysiert werden können, um ein besseres Frühwarnsystem zu ermöglichen.
Während das System nicht in jedem Fall funktioniert, sollte Feldforschung helfen, die Lücken zu schließen. Alles in allem könnte dieser ganzheitliche Ansatz dazu führen, was Matthew Pritchard von der Cornell University in New York, im New Scientist, als eine „Ära der globalen Vulkanologie“ bezeichnete.
Quellen: New Scientist, COMET, European Space Agency
