Die Erde ist ? zumindest in den Augen von Donald Argus ? eine Art Wackelpudding, ein Klumpen zähflüssigen Materials, der ständig seine Form verändert. Dementsprechend schwierig ist es, den Schwerpunkt des Planeten zu lokalisieren ? zumal Eis, Wasser und Luft sich je nach Jahreszeit ganz unterschiedlich auf der Oberfläche verteilen. Der Forscher vom Jet Propulsion Laboratory der Nasa in Pasadena hat nun jedoch eine Lösung für das Problem: Statt den Schwerpunkt des Gesamtsystems Erde zu bestimmen, sei es einfacher, nur das Massenzentrum der “festen” Erde zu bestimmen -auch wenn sich der gesteinsförmige Teil des Planeten ebenfalls in ständiger, wenn auch extrem langsamer Bewegung befindet.
Den Schwerpunkt der Erde zu kennen, ist für Geowissenschaftler von grundlegender Bedeutung: Alle Bewegungen auf dem Planeten können nur relativ zum Schwerpunkt gemessen werden. Wie stark der Meeresspiegel steigt, wo sich das Land hebt und wo Eis schmilzt, lässt sich immer nur relativ zu einem festen Referenzsystem bestimmen. Regelmäßig wird der Schwerpunkt des Erdsystems daher durch Laser-Höhenmessungen von Satelliten aus ermittelt.
Allerdings waren bisherige Messungen nicht genau genug: “Die letzten zwei offiziellen Schätzungen ergaben eine Abweichung bei der Geschwindigkeit des Schwerpunktes um 1,8 Millimeter pro Jahr”, berichtet Argus. “Diese Diskrepanz deutet darauf hin, dass wir die Bewegung des Massenschwerpunktes nicht so genau kennen, wie wir gerne würden.”
Da die Bewegungen von Ozeanströmungen, Grundwasser und Winden den Blick ins Erdinnere unschärfer machen, aber nicht entscheidend zur Lage des Schwerpunktes beitragen, beschloss Argus, nur den Massenschwerpunkt des festen Erdkörpers zu bestimmen. Dazu kombinierte er die Daten von vier Messsystemen: Er wertete die Informationen eines Netzwerks von besonders genauen Empfängern des globalen Positionierungs-Systems (GPS) aus und nutzte die Daten einer Reihe von Laser-Stationen, die die Bahn spezieller Erdvermessungs-Satelliten verfolgen. Zusätzlcih verwendete er Daten von Radioteleskopen, mit deren Hilfe sich winzigste Bewegungen der Erdkruste präzise bestimmen lassen ? eine Methode, die unter dem Namen VLBI (Very Long Baseline Interferometry) bekannt ist. Ein französisches Messsystem, das die Bahnen bestimmter Satelliten verfolgt, komplettierte Argus’ Messungen.
Der Forscher konnte daraufhin die Bewegung des irdischen Massenschwerpunktes mit einer Unsicherheit von einem halben Millimeter pro Jahr bestimmen. Seiner Meinung nach entspricht die Bewegung des Schwerpunktes der festen Erde auch der des gesamten Erdsystems. “Wissenschaftler, die nacheiszeitliche Landhebungen untersuchen, können nun genauer sagen, wie zähflüssig das Gestein im Erdmantel ist”, sagt Argus. Die Bewegung der tektonischen Platten auf der Erdoberfläche könne durch das neue Referenzsystem ebenfalls besser verstanden werden.
Donald Argus (Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien): Geophysical Journal International, Bd. 169, Nr. 3., S. 830 Ute Kehse
