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StartseiteForschung aktuellDie Vermessung des Meeresbodens mit Walgesängen12.02.2021

ErdbebenforschungDie Vermessung des Meeresbodens mit Walgesängen

Finnwalgesänge gehören zu den lautesten natürlichen Geräuschen in den Ozeanen und sind über große Entfernungen nachweisbar. Forschende haben mit Hilfe dieser Gesänge die Dichte des Meeresbodens im nordöstlichen Pazifik vermessen. Damit wollen sie den Ursprung von Erdbeben präziser lokalisieren.

Von Dagmar Röhrlich

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Ein Finnwal vor der Insel Pico im Atlantik (www.imago-images.de)
Ein Finnwal vor der Insel Pico im Atlantik (www.imago-images.de)
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Der Gesang der Finnwale kann so laut sein wie die Motoren sehr großer Schiffe, und er ist unter Wasser noch weit über 1000 Kilometer entfernt zu hören. Wenn Seismometer am Meeresboden installiert werden, registrieren sie dort nicht nur Erschütterungen – sie fangen auch diese Schallwellen auf. Allerdings galten sie bislang als Störsignale, die man aus den Daten herausfiltern musste. Doch dann schrieb Václav Kuna an der Oregon State University seine Doktorarbeit:

"Von 2012 bis 2013 war vor der Küste Oregons ein Netzwerk von 54 seismischen Stationen auf dem Meeresboden installiert gewesen. Drei Stationen waren zusätzlich mit Druckmessgeräten ausgestattet – im Grunde also mit Mikrophonen. Das Netzwerk sollte an einer seismisch sehr aktiven Störungszone so viele Erdbeben wie möglich erfassen. Diese Daten habe ich für meine Dissertation verwendet, und dabei ist mir aufgefallen, dass darin noch andere Signale stecken, die wir vorher nicht wirklich gesehen haben."

Kartierung des Ozeanbodens mit Walgesängen

Václav Kuna beschäftigte sich mit diesen seltsamen Signalen. Das Ergebnis: Auch sie werden durch die Walgesänge erzeugt. Nur, dass sie nicht von den Schallwellen stammen, die die Wale direkt aussenden und die von Seismometern und Mikrophonen aufgefangen werden. Vielmehr sind es deren Echos aus dem Meeresboden, die nur die Seismometer aufzeichnen:

"Die Schallwellen dieser Rufe dringen auch in den Untergrund ein und werden von verschiedenen Lagen in der ozeanischen Kruste zurück an die Oberfläche des Meeresbodens reflektiert. Dort fangen wir sie mit unseren seismischen Stationen auf."

Finnwale singen in lauten, eine Sekunde langen Pulsen. Aus der Analyse von sechs Liedern, die von sechs verschiedenen Finnwalen stammen, konnte Václav Kuna Daten über die Dicke und Dichte der verschiedenen Schichten der Meereskruste gewinnen. Die tiefsten Töne der Finnwale drangen bis zu zweieinhalb Kilometer in den Meeresboden ein.

"Zum Glück haben wir keine total überraschenden Entdeckungen gemacht. Es war ja nicht unser Ziel, etwas Neues über die ozeanische Kruste zu erfahren, sondern es ging uns darum, das Konzept zu überprüfen. Wir haben unsere Ergebnisse mit einem Experiment verglichen, das rund zweihundert Kilometer nördlich durchgeführt worden ist. Dabei wurde eine Luftkanone, ein sogenanntes air-gun, als Schallquelle für die seismischen Untersuchungen genutzt. Unsere Ergebnisse wichen zwar etwas ab, aber wohl nur, weil wir näher an der Störungszone waren und die Sedimente durch die vielen Beben stärker verdichtet sind. Aber ansonsten waren die Ergebnisse vergleichbar."

Präzisere Bestimmung des Ursprungs von Erdbeben

Sind Walgesänge also womöglich eine natürliche und kostenlose Alternative zu den teuren seismischen Erkundungen auf der Suche nach Öl- und Gasvorkommen? Dafür sei die Auflösung nicht noch genug, sagt Vaclav Kuna. Aber eine wertvolle zusätzliche Informationsquelle könnten sie trotzdem sein:

"Wir könnten die Walgesänge nutzen, um Erdbeben genauer zu lokalisieren. Denn wenn wir die seismischen Stationen am Meeresboden aufstellen, kennen wir die Struktur der flachen Erdkruste nicht so genau. Diese Struktur beeinflusst aber, wie schnell sich Erdbebenwellen bewegen. Wenn wir dank der Wale mehr darüber erfahren, können wir den Ursprung von Beben präziser bestimmen."

Da Untersuchungen mit Luftkanonen teuer sind, werden sie normalerweise nicht für diesen Zweck verwendet. Stattdessen, so Kuna, arbeiten die Forscher in der Regel mit Schätzungen, die weniger präzise sind als die Informationen, die sie jetzt den Walgesängen entnehmen können.

Es sieht also so aus, als könnten die Geophysiker dank tierischer Unterstützung bald neue Einblicke in die Erdkruste gewinnen. Vor allem, wenn sie auch die Gesänge anderer Walarten wie den Pottwalen nutzen. Die sind nicht minder laut, aber singen in einer anderen Frequenz, so dass sie andere Bereiche des Meeresbodens ausleuchten.

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