Stuttgart - Es war schon lange klar, dass ein starkes Erdbeben die Region um die chilenische Stadt Concepción erschüttern würde - und zwar in absehbarer Zukunft. Wissenschaftler wie Onno Oncken vom Helmholtz-Zentrum Potsdam (Deutsches Geoforschungszentrum GFZ) und seine Kollegen in aller Welt wussten das, weil zerstörerische Wellen aus dem Untergrund alle hundert bis zweihundert Jahre jede Region des langgestreckten Landes durchschütteln. Der Naturforscher Charles Darwin hatte das letzte Megabeben mit einer Stärke von 8,5 in Concepción am 20. Februar 1835 miterlebt.

Am 22. Februar 2010 stellte Onckens Mitarbeiter Marcos Moreno seine Doktorarbeit vor, in der er das erwartete nächste Erdbeben in der Region um seine Heimatstadt Concepción abgeschätzt hat - und zwar recht zutreffend, wie sich dann fünf Tage später herausstellte: um halb vier Uhr in der Nacht bebte dort die Erde mit der gewaltigen Stärke von 8,8. Nur hatte leider niemand vorhersagen können, ob das erwartete Riesenbeben morgen, in einem Jahr, im nächsten Jahrzehnt oder vielleicht erst in den 2030er Jahren den Untergrund erschüttern werde.

Santiago rutschte nach Westsüdwest

Derart zerstörerische Beben entstehen viele Kilometer unter der südamerikanischen Pazifikküste. Dort schiebt sich dabei die riesige Nazcaplatte, die den südöstlichen Teil des Pazifiks trägt, unter die südamerikanische Platte. Immer wieder verhaken sich beide Platten ineinander. Auch wenn sich eine Platte nur einige Zentimeter im Jahr bewegt, kommen in einem Jahrhundert ein paar Meter zusammen. An der verhakten Stelle baut sich so eine gewaltige Spannung auf. Löst sich der Haken, holt die Platte die fehlende Bewegung vieler Jahrzehnte in Sekunden nach. Genau das geschah in rund 30 Kilometer Tiefe vor wenigen Wochen, an der Erdoberfläche legte dieser gewaltige Ruck die Gegend um Concepción in Trümmer. Die Stadt selbst wurde dabei um rund drei Meter nach Westen verschoben, wie jüngste Messungen ergeben haben. Selbst Santiago rutschte noch um 28 Zentimeter nach Westsüdwest.

Das größte Problem der Erdbebenforscher fasst Onno Oncken so zusammen: "Wir können die Vorgänge in der Tiefe nicht direkt beobachten, in der solche Erdbeben entstehen." So erreicht die längste Bohrung mit zwölf Kilometern nicht einmal die Hälfte der erforderlichen Tiefe. Aus Erdbebenwellen und anderen raffinierten Messungen an der Oberfläche versuchen die Forscher daher, den Verhältnissen in den tiefen Schichten näher zu kommen. Doch dazu ist ein langer Atem nötig, da man auf das nächste Beben warten muss.

Per Lauschstation können Beben online beobachtet werden

Um die Zeit ein wenig zu verkürzen, hat sich der GFZ-Forscher gemeinsam mit Kollegen aus Deutschland, Frankreich und Chile jetzt eine Region ausgesucht, in der das nächste Beben überfällig ist. Aus alten Berichten schließen die Geologen, dass die gut 400 Kilometer lange Region zwischen der peruanischen Grenze und der chilenischen Küstenstadt Antofagasta etwa alle 110 bis 120 Jahre von einem gewaltigen Erdbeben erschüttert wird. 1877 erreichte das vorerst letzte Megabeben die Stärke 8,8. In unmittelbarer Nachbarschaft aber gab es im Süden von Antofagasta 1995 ein Beben der Stärke 8,1. Im Jahr 2001 erschütterte ein Beben der Stärke 8,4 das Gebiet unmittelbar nördlich der peruanischen Grenze. Zwischen diesen Regionen ist das nächste Megabeben also "überfällig". Und weil die Nazcaplatte in dieser Region seit 1877 auf einer Länge von 400 Kilometern einen Ruck von gut acht Metern nachholen muss, erwartet Onno Oncken dort ein Beben, das die Stärke 9 erreichen kann.

Wann dieses Beben kommt, weiß natürlich niemand. Aber wenn es kracht, werden die Forscher die Erschütterungen so gut beobachten, wie noch bei keinem anderen Megabeben zuvor. In den letzten Jahren haben Onken und seine Kollegen nämlich so viele Messinstrumente in die Region gestellt, dass sie jetzt praktisch eine 400 Kilometer lange Antenne bilden. Damit fangen die Geoforscher die Signale auf, die vor, während und nach dem Beben aus der Tiefe bis an die Erdoberfläche dringen. Mit dieser überdimensionalen Lauschstation wollen sie ein Erdbeben live und online beobachten.

Forscher wissen fast nichts über stille Beben

Kern einer solchen Messstation ist ein Breitband-Seismometer. Dieses Gerät misst die Wellen, die bei einer Erschütterung durch den Untergrund laufen. Allerdings erfassen die Forscher damit nicht nur normale Beben, die in wenigen Sekunden oder vielleicht zwei Minuten vorbei sind, sondern auch solche, die nicht einmal die Stärke 2 erreichen, sowie andere, die einige Monate dauern können. Solche "stillen Erdbeben" setzen zwar genau wie normale Beben sehr viel Energie frei. Das geschieht aber so langsam, dass ein Mensch davon nichts spürt. Stille Beben entstehen in sehr großen Tiefen. "Vielleicht ist das Gestein dort ähnlich zähflüssig wie ein Kuchenteig", vermutet Oncken.

Die Forscher wissen fast nichts über diese stillen Beben, weil sie kaum gemessen werden können. So überdecken die viel stärkeren Schwingungen durch ein vorbeifahrendes Auto die natürlichen Bewegungen. In der Küstenwüste im Norden Chiles aber gibt es auf weiten Gebieten weder Menschen noch Verkehr, so dass die Seismographen nicht gestört werden. Damit weder Veränderungen der Temperatur noch der Luftfeuchte die Ergebnisse der Messungen verfälschen, sprengt man in vier oder fünf Metern Tiefe einen kleinen Raum in eine Felswand, in dem die Instrumente ungestört durch solche Schwankungen hindurch messen können.

Die Station für den großen Lauschangriff ist fertig

Ein starkes Beben würde die empfindlichen Breitbandseismometer aber überfordern. Deshalb bauen die Forscher auch noch Beschleunigungsmesser in die Felsenkammern, die auch stärkste Erschütterungen gut registrieren. Auf dem Hügel über der Kammer befindet sich ein GPS-Gerät, das Veränderungen an der Oberfläche misst. Verhakt sich die Nazcaplatte, beult sie den oben liegenden Kontinent ein wenig aus. Holt die Platte dann bei einem Beben die versäumte Bewegung nach, fällt die Beule wieder in sich zusammen. Genau solche Veränderungen registriert das GPS-Gerät. Daneben gibt es noch "Kriechmessgeräte", die erfassen, wie stark sich die Oberfläche an bestimmten Stellen dehnt. Neigungsmesser registrieren, wie die untergleitende Nazcaplatte die chilenische Küste auf der einen Seite anhebt und auf der anderen Seite ein klein wenig mit in die Tiefe zieht. Dabei neigt sich das Land ein wenig und das Gerät misst diese Änderung.

Lange Elektroden reichen von den Stationen aus im Untergrund 200 Meter weit und erfassen das elektromagnetische Feld in der Erde sehr genau. Strömt in 30 oder mehr Kilometer Tiefe salzhaltiges Wasser in Spalten und Klüfte, die von den Plattenbewegungen aufgerissen werden, verändern sie dieses Feld auch an der Oberfläche minimal - und die Messgeräte messen auch diese Veränderungen.

Die Station für den großen Lauschangriff ist jetzt fertig, in diesen Tagen übergeben die europäischen Forscher den Betrieb der Anlage an zwei chilenische Universitäten in Santiago und Antofagasta. Die Frage allerdings, wann das große Beben im Norden Chiles denn genau passieren wird, lässt sich auch mit den heutigen Mitteln nicht wirklich beantworten.