Anzeige
 Home  |  Nachrichten  | Frag astronews.com  | Bild des Tages  |  Kalender  | Glossar  |  Links  | Forum  | Über uns    
astronews.com  
Nachrichten

astronews.com
astronews.com

Der deutschsprachige Onlinedienst für Astronomie, Astrophysik und Raumfahrt

Home  : Nachrichten : Sonnensystem : Artikel [ Druckansicht ]

 
GOCE
Gravitationsblick ins Innere der Erde
Redaktion / Pressemitteilung der Technischen Universität München
astronews.com
14. März 2016

Der ESA-Satellit GOCE hat von 2009 bis 2013 mit großer Genauigkeit das Schwerefeld der Erde vermessen. Jetzt haben Wissenschaftler diese Daten so aufbereitet, dass sich daraus auch Informationen über das Erdinnere ableiten lassen. Diese lieferten aus dem Nordatlantik beispielsweise wichtige Ergänzungen zum plattentektonischen Modell.

GOCE

Der ESA-Satellit GOCE hat von 2009 bis 2013 das Schwerefeld der Erde genau vermessen. Bild: ESA/AOES Medialab [Großansicht]

Wie verändert sich das Eis der Polkappen? Und welche geologischen Eigenschaften hat die Erdkruste darunter? Welche Struktur hat die Grenzfläche zwischen Erdkruste und Erdmantel? Um diese Fragen zu beantworten, können Geophysiker künftig Daten des GOCE-Satelliten der ESA nutzen, mit dessen Hilfe das Schwerefeld der Erde vermessen wurde. Geodäten der Technischen Universität München (TUM) haben die Messdaten jetzt nämlich so aufbereitet, dass sogar Strukturen tief unter der Oberfläche sichtbar werden.

Könnte ein Astronaut Gravitationsfelder sehen, so erschiene ihm die Erde nicht rund, sondern verbeult wie eine Kartoffel. Der Grund: Die Massen in Ozeanen, Kontinenten und tief im Erdinneren sind ungleich verteilt. Die Gravitationskraft ist daher von Ort zu Ort unterschiedlich. Diese Variationen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind, haben hochempfindliche Beschleunigungssensoren an Bord des ESA-Satelliten GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) gemessen. Mehrere Hundert Millionen Datensätze hat der Satellit von 2009 bis 2013 zur Bodenstation gefunkt.

Die TUM ist maßgeblich an der Entwicklung der Mission und an der Auswertung und Nutzung der Messungen beteiligt. "Dank dieser Daten ist es gelungen, das Gravitationsfeld der Erde sehr genau zu kartieren. Und jetzt können wir die Messwerte sogar nutzen, um – quasi durch die Gravitationsbrille – tief unter die Oberfläche unseres Planeten zu sehen", erklärt Dr. Johannes Bouman vom Deutschen Geodätischen Forschungsinstitut der TUM und Leiter der Projektgruppe GOCE+ GeoExplore.

Anzeige

Auf den Karten des Schwerefelds, die das Team jetzt in der Fachzeitschrift Nature Scientific Reports veröffentlicht hat, erkennt man beispielsweise im Nordatlantik einen breiten roten Streifen, der erhöhte Gravitation symbolisiert. Dies deckt sich mit dem plattentektonischen Modell: Zwischen Grönland und Skandinavien steigt entlang des Mittelozeanischen Rückens dichtes und schweres Material aus dem Erdmantel auf, kühlt ab und bildet frische ozeanische Kruste. "Wir konnten hier mit den Schwerefeldmessungen wichtige Ergänzungen zum plattentektonischen Modell liefern, indem wir Rückschlüsse auf die Dichte und Mächtigkeit von unterschiedlichen Platten ziehen", erläutert Bouman.

Zwei Jahre hat er zusammen mit seinem Team an der Aufbereitung der GOCE-Daten gearbeitet. Diese galten als schwer interpretierbar, weil Höhe und Orientierung des Satelliten, als er um die Erde kreiste, nicht immer gleich waren. "Mit Hilfe von GPS wurde er zwar ständig lokalisiert, doch bei der Auswertung der Daten musste man jede Messung mit den gespeicherten Koordinaten korrelieren", erinnert sich der TUM-Forscher.

Durch die Algorithmen, die er mit seinem Team entwickelt hat, ist es gelungen, die Daten so zu transformieren, dass Geophysiker sie künftig ohne weitere Korrekturen nutzen können. Der Trick: Die Messwerte wurden nicht mit der tatsächlichen Flugbahn des Satelliten korreliert, sondern auf zwei Referenz-Ellipsoide umgerechnet. Diese Ellipsoide, welche die Erde in 225 und 255 Kilometern Höhe umspannen, haben eine konstante Höhe, und auch ihre geographische Orientierung ist definiert. Jedes Ellipsoid besteht aus 1,6 Millionen Gitterpunkten, die sich kombinieren lassen.

"Auf diese Weise kann man, wie beim stereoskopischen Sehen mit zwei Augen, die dritte Dimension sichtbar machen. Dies erlaubt uns bis in 200 Kilometer Tiefe zu blicken. Kombiniert man diese Informationen dann noch mit den 2D-Karten, so erhält man ein dreidimensionales Bild der Erde. In Kombination mit einem geophysikalischen Modell erlauben diese Informationen also einen Blick ins Erdinnere", erklärt Bouman.

"Für Geophysiker ist die Methode sehr interessant", betont Prof. Jörg Ebbing, Mitautor und Leiter der Arbeitsgruppe Geophysik und Geoinformation der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. "Bisher basieren die Modelle überwiegend auf seismischen Messungen. Aus dem Weg, den Erdbebenwellen zurücklegen, kann man beispielsweise rückschließen auf Grenzen zwischen Erdmantel und -kruste. Dank der neuen Daten können wir unsere Vorstellungen überprüfen und verbessern."

Die Analyse der Erdkruste im Nordatlantik ist dabei nur der Anfang. "Mit Hilfe der geodätischen Daten aus der GOCE-Mission wird man künftig den Aufbau der gesamte Erdkruste genauer untersuchen können", ergänzt Prof. Florian Seitz, Direktor des Deutschen Geodätischen Forschungsinstituts der TUM. "Und wir können sogar dynamische Bewegungen wie das Abschmelzen der polaren Eisschilde sichtbar machen, für die die Seismik blind war."

Forum
Gravitationsblick ins Innere der Erde. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
GOCE: Die Erde durch die Gravitationsbrille - 27. November 2014
GOCE: Wiedereintritt in den nächsten Tagen erwartet - 8.-11. November 2013
Erdschwerefeld: GOCE-Mission für beendet erklärt - 21. Oktober 2013
GOCE: Noch genauere Schwerefelddaten - 20. November 2012
GOCE: Die Beulen und Dellen der Erde - 1. April 2011
GOCE: Modell des Erdschwerefelds ungenau - 5. Mai 2010
GOCE: Vermessung des Erdschwerefelds hat begonnen - 6. Oktober 2009
GOCE: Erste Earth Explorer-Mission gestartet - 17. März 2009
GOCE: Schwerefeld der Erde im Blick - 10. März 2009
GOCE: Oberfläche und Kern der Erde im Visier - 25. August 2008
Links im WWW
Technische Universität München
In sozialen Netzwerken empfehlen
 
 
Anzeige
astronews.com 
Nachrichten Forschung | Raumfahrt | Sonnensystem | Teleskope | Amateurastronomie
Übersicht | Alle Schlagzeilen des Monats | Missionen | Archiv
Weitere Angebote Frag astronews.com | Forum | Bild des Tages | Newsletter
Kalender Sternenhimmel | Startrampe | Fernsehsendungen | Veranstaltungen
Nachschlagen AstroGlossar | AstroLinks
Info RSS-Feeds | Soziale Netzwerke | astronews.com ist mir was wert | Werbung | Kontakt | Suche
Impressum | Nutzungsbedingungen | Datenschutzerklärung | Cookie-Einstellungen
     ^ Copyright Stefan Deiters und/oder Lieferanten 1999-2023. Alle Rechte vorbehalten.  W3C
Diese Website wird auf einem Server in der EU gehostet.

© astronews.com / Stefan Deiters und/oder Lieferanten 1999 - 2020
Alle Rechte vorbehalten. Vervielfältigung nur mit Genehmigung.


URL dieser Seite: https://astronews.com:443/news/artikel/2016/03