Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Wissen Verräterische Spuren

Verräterische Spuren

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 02.04.2013 15:42

Seit 1996 überwacht die Atomteststopp-Organisation CTBTO in Wien die Einhaltung des internationalen Abkommens zum Ende der Atombombenversuche. Eingesetzt werden seismische und akustische Instrumente sowie ein Netzwerk von 80 Stationen, die den radioaktiven Fallout der Tests auffangen. Auf der Herbsttagung der Amerikanischen Geophysikalischen Union in San Francisco stellten Geophysiker die Möglichkeiten des Globalen Positionierungssystems zur Überwachung der Atomtests vor.

Am 25. Mai 2009 zündete Nordkorea seine zweite Atombombe. Seismometernetzwerke rings um die Welt registrierten ein mittleres Erdbeben mit Epizentrum auf dem Testgelände Punggye-ri im Nordosten des Landes, doch das Radionuklid-Netzwerk der internationalen Atomteststopp-Organisation CTBTO sprach nicht an. Von dem vermutlich fünf Kilotonnen starken Sprengsatz drang keine Spur der Xenon-Isotope, die das untrügliche Kennzeichen einer Atombombenexplosion sind, in die Atmosphäre. Dafür wurde der Test in einem Netzwerk registriert, das gar nicht offizieller Bestandteil der UN-Atomtestkontrollen ist.

Schockwelle eines Atombombentests in der Ionosphäre. (Grafik: US Naval Research Laboratory)Im kontinuierlichen Datenstrom, den global verteilte GPS-Stationen ins Internet speisen, fanden sich kaum merkliche Verzögerungen der Satellitensignale, die auf eine heftige Störwelle in der Ionosphäre hindeuteten. "Eine solche Explosion löst elektromagnetische Wellen aus, die in der Ionosphäre Turbulenzen erzeugen", erklärte Dorota Grejner-Brzezinska, Professorin für geodätische Ingenieurwissenschaften an der Ohio State University auf der Herbsttagung der Amerikanischen Geophysikalischen Union. Normalerweise werden diese Störungen als "Hintergrundrauschen" betrachtet und von den GPS-Empfängern korrigiert, doch für Grejner-Brzezinska und ihre Mitarbeiter sind gerade sie es, die wertvolle Informationen enthalten. Jihye Park, Doktorandin bei Grejner-Brzezinska, hat aus den Daten ermittelt, dass der nordkoreanische 5-Kilotonnen-Test eine 870 Stundenkilometer schnelle Schockwelle durch das oberste Atmosphärenstockwerk sandte.  Bei einem Hunter's Trophy genannten Atombombentest der USA aus dem Jahr 1992 entstand sogar eine Schockwelle, die sich in der Ionosphäre mit doppelter Schallgeschwindigkeit fortpflanzte. Die Bombe hatte eine Sprengkraft von 20 Kilotonnen. "Sie war wesentlich stärker als die koreanische", so Jihye Park, "das erklärt die viel höhere Geschwindigkeit der Schockwelle und auch die höhere Amplitude der Schwankung."

Das Very Large Array in New Mexico kann die Spuren von Atomtests auffangen. (Bild: NRAO)Beide Wellen wurde auch vom Radioteleskop Very-Large-Array in New Mexico registriert, das der Radioastronom Joseph Helmboldt vom US Naval Research Laboratory nutzt, um aus Radiosignalen aus dem All irdische Einflüsse herauszurechnen. In den Daten fand Helmboldt 30 Minuten nach der Detonation eine starke, wenn auch kurze Turbulenz. Auf der AGU-Tagung unterstrichen die drei Forscher, dass sich Radiosignale demnach für die Überwachung des Atomteststopp-Abkommens eignen. "Wir haben die Algorithmen zur Auswertung, wir bekommen die Daten in Echtzeit und kostenlos und es ist einfach durchzuführen", zählte Grejner-Brzezinska die Vorteile auf. Der nordkoreanische Atomtest wurde allerdings nicht in Echtzeit bearbeitet, doch das soll nach ihren Angaben problemlos möglich sein. Mit der Explosion vom 25. Mai 2009 hatte Park getestet, ob sich solche Ereignisse überhaupt in den Radiosignalen eindeutig identifizieren lassen. "Das Geschehen in der Ionosphäre ist sehr turbulent und es gibt noch andere Ursachen für solche Schockwellen", erklärt Helmboldt die Herausforderungen. Die stärksten Störquellen sind Sonnenstürme und die mit ihnen einhergehenden geomagnetischen Turbulenzen, doch auch Erdbeben senden Schockwellen durch die Ionosphäre.

Die extraterrestrischen Turbulenzen lassen sich leicht herausfiltern, da bei ihnen der eindeutige Ausgangspunkt auf der Erdoberfläche fehlt. Bei den Erdbeben ist es schon schwieriger, weil sie ähnliche Signale wie Atombombenexplosionen hinterlassen. Immerhin: Schwere Erdbeben übertreffen auch die stärksten Bombentests um ein Vielfaches an Energie und Dauer. "Bei schwächeren Beben können wir es derzeit noch nicht zweifelsfrei klären", betont Jihye Park, "das ist eine der Fragen, die wir verfolgen." Die Wissenschaftler selbst und auch ihre Kollegen sehen in dem Verfahren ohnehin eine Ergänzung der bestehenden CTBTO-Überwachung. "Wenn alle Unsicherheiten ausgeräumt sind, werden wir sicherlich Vergleiche mit den bereits anerkannten Messmethoden der CTBTO anstellen", erklärte etwa Paul Richards vom Lamont-Doherty-Erdobservatorium der Columbia-Universität gegenüber "Science", "und dann werden wir sehen, ob die Methode ein weiterer Pfeil im Köcher der Teststopp-Überwachung ist."