Seismische Entdeckung: Erdbeben in Japan im Jahr 2011 verdrängte die gesamte Insel, nachdem Wellen den Kern erreichten
Am 11. März 2011 erschütterte ein starkes Erdbeben der Stärke 9,0 Japan und löste ein weiteres Phänomen der Bodenbewegung aus. Ungefähr 15 Minuten nach dem ersten Beben, aufgezeichnet um 14:46 Uhr Ortszeit, bewegte sich der größte Teil des japanischen Territoriums nach Osten, wie aus von GPS-Stationen gesammelten Daten hervorgeht.
Diese Bewegung war zwar subtil – sie betrug zwischen 5 und 6 Millimeter (0,20 bis 0,24 Zoll), war jedoch permanenter Natur und wurde zunächst unterschätzt oder als Messfehler abgetan. Der Geophysiker Sunyoung Park, ein Forscher an der University of Chicago, interpretierte die Signale jedoch anders und sah in ihnen Hinweise auf eine echte Veränderung. Eine aktuelle Studie bestätigte, dass die Bodenverschiebung ein „außergewöhnliches“ und beispielloses seismisches Ereignis darstellte.
Park, der die Untersuchung leitete, betonte die Einzigartigkeit dieses Ereignisses. „Das Ungewöhnliche an dieser Bewegung ist, dass sich im Grunde ganz Japan nahezu gleichmäßig und gleichzeitig bewegte“, sagte der Geophysiker.
Der Forscher erklärte weiter, dass diese Verschiebung, die das japanische Festland bedeckte und sich über rund 3.000 Kilometer (1.800 Meilen) von Hokkaido bis Kyushu erstreckte, nicht zusammen mit dem Hauptbeben auftrat und einem relevanten Nachbeben vorausging.
Nach einer umfassenden Analyse seismischer und GPS-Daten stellten Park und sein Team fest, dass sich die Wellen des Bebens bis zum Erdkern ausbreiteten. Diese Wellen kehrten dann zur Kruste zurück und führten zur Verschiebung von vier wichtigen tektonischen Platten.
Seismologen wussten bereits, dass durch große Erdbeben erzeugte Wellen den Planeten durchqueren und sich im äußeren Kern, einer Schicht aus flüssigem Metall, widerspiegeln könnten. Die vorherrschende Meinung war jedoch, dass sich diese Energie verflüchtigte, bevor sie wieder die Erdoberfläche erreichte.
Park betonte die beispiellose Natur des Fundes. „Diese Art von tief eintauchender Welle, die ein Ereignis auslöst, ist etwas Neues, und dieses Ereignis ist sehr ungewöhnlich, auch in dem Sinne, dass es so umfassend ist“, sagte der Geophysiker.
Es ist bekannt, dass Erdbeben erhebliche Bodenbewegungen verursachen, die zu Rissen und zur Verschiebung größerer Gebiete um viele Zentimeter führen. Allerdings sind diese Bewegungen oft stärker geografisch begrenzt als das übergreifende Phänomen, das ganz Japan betraf, wie Parks Team identifizierte.
Goran Ekstrom, Geophysiker an der Columbia University, wies darauf hin, dass sich die beiden interagierenden Platten unter Japan beim Erdbeben 2011 um etwa 10 Meter bewegten.
Ekstrom, der nicht an der Studie beteiligt war, erklärte, dass „diese schnelle Bewegung das Erdbeben und den Tsunami verursachte und auch dazu führte, dass sich die gesamte Insel Honshu um etwa 20 Zentimeter nach Osten verschob“, und bezog sich dabei auf die größte Insel des japanischen Archipels.
Die von Park und seinem Team identifizierte Verschiebung ist zwar von geringerem Ausmaß, zeichnet sich jedoch durch ihre geografische Reichweite aus. Es handelte sich um die umfangreichste Bewegung, die jemals aufgezeichnet wurde, und es wurde eine Energiemenge freigesetzt, die mit der eines Erdbebens der Stärke 7,5 vergleichbar ist, heißt es in einer Erklärung.
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Identifizierung einer neuen seismischen Risikokategorie
Das Erdbeben im März 2011, dessen Epizentrum 372 Kilometer (231 Meilen) nordöstlich von Tokio lag, gilt als das verheerendste in der japanischen Geschichte. Es verursachte einen gewaltigen Tsunami, eine Atomkrise und den Verlust von etwa 20.000 Todesopfern. Park betonte, wie wichtig es sei, dass Entscheidungsträger über diese bisher ignorierte seismische Gefahrenquelle informiert seien.
Im Gegensatz zu Nachbeben, deren Vorhersage ungenau ist, dauert der Weg der Wellen zum Erdkern und zurück – eine Reise von rund 5.800 Kilometern – etwa 15 Minuten. Dieses Intervall bietet ein Zeitfenster, um das Ereignis vorherzusehen und sich möglicherweise darauf vorzubereiten. Aufgrund der weiten Verteilung der seismischen Energie über ein riesiges Gebiet wären die Wahrnehmung und der Schaden jedoch geringer als bei einem herkömmlichen Erdbeben der Stärke 7,5, das seine Energie auf eine begrenztere Region konzentriert.
Park erwähnte: „Selbst wenn es Schäden gäbe, wäre es wahrscheinlich sehr schwierig, diese von den Schäden zu unterscheiden, die durch das Hauptbeben und die nachfolgenden Nachbeben verursacht wurden.“
Die im Jahr 2011 beobachtete Verschiebung, die durch die seismische Welle verursacht wurde, die den Erdkern erreichte, wirkte sich auf die Verbindungen der tektonischen Platten des Pazifischen und des Ochotskischen Meeres sowie auf die Grenze zwischen dem Philippinischen Meer und der Eurasischen Platte aus. Tektonische Platten sind Segmente der Gesteinskruste des Planeten, die sich kontinuierlich und allmählich bewegen.
Park vermutete, dass die starken Auswirkungen des Hauptbebens das Eintreffen der Welle aus dem Kern erleichtert haben könnten. Dieses Phänomen hätte die Verwerfung in der Nähe des Epizentrums des Hauptbebens reaktiviert und auch Bewegungen an weiter entfernten Plattenkreuzungen aktiviert.
Vedran Lekić, Professor in der Abteilung für Geologie, Umwelt- und Planetenwissenschaften an der University of Maryland, betonte, dass Japan über ein „großartiges“ Netzwerk seismischer und Satellitenüberwachungsstationen verfüge, das die Aufzeichnung eines Ereignisses dieser Art ermöglichte. Er warnte jedoch davor, dass es möglich sei, dass „diese Art von Phänomen auch in anderen Regionen mit wenigen Überwachungsinstrumenten auftritt, wo es nicht definitiv dokumentiert werden kann“.
Lekić, der nicht an der Forschung beteiligt war, fügte hinzu, dass seines Wissens nach Bodenbewegungen auf einem ausgedehnten Verwerfungssystem, ähnlich dem in Japan, nie mit dem Eintreffen einer seismischen Welle in Zusammenhang standen, die vom Erdkern reflektiert wird.
Park und sein Team analysierten andere Hypothesen für Japans Ostverschiebung, beispielsweise einen möglichen U-Boot-Erdrutsch. Sie argumentierten jedoch, dass die Auswirkungen eines solchen Ereignisses wesentlich lokaler wären.
Amanda Thomas, Geophysikerin an der University of California in Davis, die ebenfalls nicht an der aktuellen Studie beteiligt war, bezeichnete die Forschung als „sehr bedeutsam“, wenn die Interpretation der Daten bestätigt werde.
Sie erklärte, dass „die umfassendere Schlussfolgerung der Studie darin besteht, dass große Erdbeben Verwerfungssysteme noch viele Minuten nach dem Hauptbruch auf unerwartete Weise beeinflussen können, nicht nur durch Nachbeben, sondern auch durch den Durchgang später eintreffender seismischer Wellen.“
Er kam zu dem Schluss: „Wir verstehen immer noch nicht vollständig, wie Fehler funktionieren, und diese Art der Beobachtung liefert uns ein weiteres Puzzleteil.“
