Software löst geophysikalische Rätsel auf der Erde und fernen Planeten

Ob Wasser auf dem Mars, heiße Quellen in den Anden oder schmelzendes Eis in Grönland – geophysikalische Analysemethoden der TU Berlin liefern weltweit neue Einblicke. Die von Max Moorkamp, Leiter des Fachgebiets „Angewandte Geophysik“, eigens entwickelten sogenannten Inversionsverfahren machen verborgene Strukturen im Untergrund auf der Erde und fernen Planeten sichtbar. Ähnlich wie Ultraschall und Computertomographie in der Medizin können durch diese Verfahren Bilder von Regionen erstellt werden, die anderweitig nicht zugänglich sind. Für sein Verfahren kombiniert Moorkamp verschiedene geophysikalische Messmethoden in einer eigens entwickelten Software, neben Magnetfeld und Anziehungskraft, auch elektromagnetische Messungen.

In einer kürzlich veröffentlichten Studie nutzte ein Forschungsteam von der ETH Zürich unter Beteiligung von Prof. Moorkamp die von ihm entwickelte Methode, um Kraterstrukturen auf dem Mars zu analysieren. Dabei kombinierten sie Satellitenmessdaten vom Magnetfeld und der Anziehungskraft des Mars und passten die Software speziell an die Charakteristiken der Daten auf dem Planeten an. Die Ergebnisse zeigen: Zirkulierendes Wasser hat die Kraterlandschaft des roten Planeten entscheidend geformt. Diese Erkenntnis liefert Hinweise darauf, wo und wie lange in der Vergangenheit Wasser auf dem Mars vorhanden war und wie lange er einst ein schützendes Magnetfeld – vergleichbar mit dem der Erde – besaß. Ähnliche Untersuchungen wollen die Forschenden in einem nächsten Schritt auf dem Mond durchführen.

Mehr zum Thema

31.03.2025 • Nachricht • Forschung

Wie Erdbeben ihre Energie verteilen

10.02.2025 • Nachricht • Forschung

Eisbeben auf Grönland

18.12.2024 • Nachricht • Forschung

Simulationsmethode schärft Blick ins Erdinnere

23.10.2024 • Nachricht • Panorama

Gerüttelt, nicht gerührt

Auch auf der Erde kommen die Methoden von Prof. Moorkamp zum Einsatz. In den Anden untersuchte das Team in einer vulkanisch aktiven Region im Grenzgebiet zwischen Chile und Argentinien geothermale Fluide. Die zentrale Frage war, wie in diesem Falle heiße Flüssigkeiten Spannungen im Untergrund erzeugen, die sich dann in Erdbeben entladen können. Durch die Kombination lokaler seismischer Daten mit Bildern der Fluide im Untergrund gelang es, diesen Prozess genauer zu beleuchten und erstmals im Detail nachzuvollziehen.

In Grönland wiederum nutzte ein Team der Universität Kiel und des British Antarctic Survey die TU-Verfahren, um den Wärmefluss aus dem Erdinneren zu erfassen. Durch den Klimawandel verursachte Temperaturschwankungen sind der Hauptfaktor der bestimmt, ob und wo das Eis schmilzt. Wie die Studie zeigt, kann auch geothermische Wärme lokale Schmelzprozesse beeinflussen – mit weiteren Folgen für den Anstieg des Meeresspiegels. So können recht kleine Temperaturschwankungen durch die Erdwärme das Eis gerade über die Schmelztemperatur bringen und so lokal das Abschmelzen beschleunigen.

„In allen drei Fällen haben unsere Methoden einen wichtigen Baustein geliefert“, sagt Moorkamp. „Wir entwickeln sie stetig weiter, um sie zum Beispiel auch bei der Erkundung kritischer Minerale für die Energiewende und in der Geothermie einzusetzen.“ Ein besonderes Anliegen ist ihm dabei die Offenheit der Wissenschaft: Der dem Analyseverfahren zugrundeliegende Computercode ist für alle frei zugänglich. „Das ermöglicht Forschenden weltweit, unsere Entwicklungen zu nutzen und neue Anwendungsfelder zu eschließen. Eine klassische Win-win-Situation“, betont Moorkamp, der sich auch als Open Science Ambassador der Berlin University Alliance engagiert. [TU Berlin / dre]