Künstliches Beben im Gotthardmassiv: Schweizer Forscher starten einzigartiges Experiment
Im Schweizer Kanton Tessin wird diese Woche ein außergewöhnliches Forschungsexperiment durchgeführt: Wissenschaftler lösen ein künstliches Erdbeben aus, um die größten Geheimnisse natürlicher Beben zu entschlüsseln. Im weltweit einzigartigen Bedretto-Felslabor im Gotthardmassiv pressen Fachleute mit Wasserdruck gezielt ein Erdbeben aus, während hunderte Sensoren das Verhalten des Gesteins vor, während und nach dem Ereignis millimetergenau messen.
Projekt FEAR: Von der Angst zur Erkenntnis
Obwohl das Projekt den bezeichnenden Namen „FEAR“ trägt – eine Abkürzung für „Fault Activation and Earthquake Rupture“ – besteht nach Angaben der Forschenden keinerlei Gefahr für die Bevölkerung. „Wir sprechen von einer Magnitude von lediglich 1“, erklärt der Erdbeben-Seismologe und wissenschaftliche Koordinator Men-Andrin Meier von der ETH Zürich. „Um dieses Beben überhaupt an der Oberfläche spüren zu können, müsste es etwa 200-mal stärker sein.“ Zum Vergleich: Große Schäden durch Erdbeben treten in der Regel erst ab einer Magnitude von 5 auf.
Präzise Messungen in einem Kilometer Tiefe
Das Experiment findet in etwa einem Kilometer Tiefe statt, wo die Spannungen im Gestein normalerweise nicht ausreichen, um stärkere Beben auszulösen. Die Forschenden rechnen damit, dass sich das Gestein während des künstlichen Bebens um lediglich ein bis zwei Millimeter entlang einer Bruchlinie von bis zu 100 Metern bewegen wird. Der Fels wird rund um die Uhr überwacht, und bei unerwarteten Aktivitäten kann das Experiment sofort abgebrochen werden.
Einzigartige Forschungsinfrastruktur im stillgelegten Tunnel
Das Bedretto-Felslabor befindet sich in einem stillgelegten Baustollen für den Furka-Basistunnel, der ursprünglich für den Zugverkehr gebaut wurde. „Jahrelang wurde hier gearbeitet, mit mehr als 40 Bohrlöchern für Sensoren“, berichtet Meier. „Es gibt zwar andere Forschungsprojekte weltweit, aber es ist global einzigartig, dass eine Störzone derart massiv mit Instrumenten und Sensoren ausgestattet ist.“ Diese Ausstattung ermöglicht es, das Beben direkt neben den Sensoren auszulösen und so präzise Messdaten zu sammeln, die bei natürlichen Beben praktisch unmöglich zu erfassen wären.
Ziel: Besseres Verständnis von Bruchprozessen
Die Messungen sollen nicht nur lokale Phänomene erfassen, sondern auch dazu beitragen, Bruchprozesse bei größeren Erdbeben weltweit besser zu verstehen. Dazu gehören Fragen wie:
- Wann beschleunigt sich ein Bruch?
- Wann stoppt er?
- Wie viel Energie wird dabei freigesetzt?
Die Alpen sind ein aktives Gebirge, in dem laufend kleine, natürliche Beben auftreten – jedoch unvorhersehbar in Ort und Zeit. Durch das künstlich ausgelöste Beben an genau der Stelle, wo Sensoren alle Messungen aufnehmen können, erhoffen sich die Forschenden Muster im Gesteinsverhalten zu identifizieren, die langfristig Erdbebenvorhersagen ermöglichen könnten.
Ablauf des Experiments: Wasserdruck als Auslöser
Für das Experiment werden über Schläuche an zwei Stellen Wassermassen zwischen Gesteinsschichten gepresst, wobei der Druck kontinuierlich erhöht wird. „Wie schnell das Beben letztendlich passiert, ist schwer vorherzusagen“, sagt Meier. Die Forschenden haben zehn Tage für das Experiment eingeplant, rechnen aber damit, dass es schneller ablaufen könnte. Dieses innovative Vorgehen könnte wegweisend für die zukünftige Erdbebenforschung sein und dazu beitragen, die Risiken durch natürliche Beben besser einzuschätzen.
