🌍 Die Erde wird runder … doch ihre Schwerkraft deutet auf das Gegenteil hin

Die Form unseres Planeten verändert sich langsam, und zwei Arten, sie zu messen, zeigen heute scheinbar entgegengesetzte Entwicklungen.

Die Erde ist keine perfekte Kugel. Ihre Rotation macht sie an den Polen leicht abgeplattet und am Äquator breiter. Dieser Unterschied ist auf unserer Maßstabsebene winzig, kann sich aber verändern, wenn sich die Oberfläche verformt oder wenn sich große Materiemengen bewegen. Eine neue Studie hat diese Veränderungen anhand von Satellitenmessungen verfolgt.

Der Forscher Christos Kotsakis analysierte die von GNSS-Stationen aufgezeichneten vertikalen Bewegungen, die über die Erdoberfläche verteilt sind. Das Prinzip ist einfach: Diese Stationen zeigen, ob sich der Boden im Laufe der Jahre hebt oder senkt. Die untersuchten Daten decken den Zeitraum von 1997 bis 2015 ab und stammen aus internationalen Netzen, die zur präzisen Vermessung der Erde eingesetzt werden.

Das Ergebnis zeigt eine allmähliche Entwicklung. In den Polarregionen steigt die durchschnittliche Hebung von etwa 0,5 auf 1 mm pro Jahr. In der Nähe des Äquators verläuft die Bewegung in die entgegengesetzte Richtung, mit einer Absenkung ähnlicher Größenordnung. Zusammengenommen machen diese Verschiebungen die Erde im Laufe der Zeit etwas weniger abgeplattet.

Um den Ursprung dieser Bewegungen zu verstehen, muss man insbesondere das Eis betrachten. Wenn eine große Eismasse verschwindet, nimmt das auf den Boden ausgeübte Gewicht ab, und dieser kann sich heben. Das aus dieser Schmelze stammende Wasser wird anschließend in den Ozeanen umverteilt. Hinzu kommt die langsame Anpassung des Bodens seit dem Abschmelzen der früheren Eisschilde.

Dennoch erzählen die Messungen des Schwerefelds nicht exakt dieselbe Geschichte. Sie hängen nicht nur von der Form der Erde ab, sondern auch von der Verteilung der Massen. Wasser, das aus den Polarregionen in niedrigere Breiten verlagert wird, kann daher die Schwerkraft verändern, ohne dieselbe geometrische Veränderung hervorzurufen. Die Form des Bodens und die aus der Schwerkraft abgeleitete Form können sich somit unterschiedlich entwickeln.

Dieser scheinbare Widerspruch ist also kein Widerspruch zwischen zwei Instrumenten. GNSS-Stationen messen direkt die Bewegung der festen Oberfläche, also des Bodens, in dem sie verankert sind. Gravimetrische Beobachtungen reagieren dagegen empfindlich auf Materie, unabhängig davon, ob es sich um Gestein, Eis oder Wasser handelt. Beide Methoden beobachten zwei unterschiedliche Folgen desselben Planeten im Wandel.

Die Messungen sind jedoch weiterhin unvollkommen. GNSS-Stationen gibt es in Europa, Nordamerika und einigen Regionen Asiens in großer Zahl, an den Polen und über den Ozeanen jedoch deutlich weniger. Daher muss geschätzt werden, was zwischen ihnen geschieht. Die Studie prüft die mit dieser ungleichmäßigen Verteilung verbundenen Fehler, bevor sie das globale Signal interpretiert.

Zukünftige, besser verteilte Netze sollten eine genauere Beobachtung dieser Entwicklung ermöglichen. Präzisere vertikale Messungen werden außerdem dabei helfen, die Auswirkungen des gegenwärtigen Abschmelzens, des kontinentalen Wassers und der langsamen Anpassung des Bodens zu unterscheiden, die von den früheren Vergletscherungen zurückgeblieben ist.