INSIDE GeoLaB - In die Luft gegangen!

Dr. Nadine Haaf ist Geophysikerin am Karlsruher Institut für Technologie. Für ihre Forschung nutzt sie verschiedene geophysikalische Messmethoden, um Prozesse und Strukturen im Untergrund sichtbar zu machen. Dafür misst sie unter anderem das Erdmagnetfeld und seine Veränderungen. Für GeoLaB ist sie in die Luft gegangen.

1. Bist Du abgehoben?

Na klar! Und zwar mit einem Helikopter, der mit speziellen Messinstrumenten ausgestattet war. Für GeoLaB wollten wir uns einen Überblick über den Untergrund im gesamten, etwa 20 Quadratkilometer großen Messgebiet in der Tromm-Region im hessischen Odenwald verschaffen. Wir sind von Worms aus gestartet, dann ostwärts über die Bergstraße in Richtung Tromm geflogen. Der Pilot flog ganz exakt parallele Messlinien mit einem Abstand von etwa 60 Metern. Zur Kontrolle der Messdaten flog er zusätzlich einige weiter auseinanderliegende Querlinien. Die Flughöhe passte er dem Gelände an und hielt sie zwischen 40 und 80 Metern - ideal sind etwa 50 Meter.

 2. Was ist das Besondere an diesem Helikopter?

Er hat eine Spezialausrüstung, den „Noseboom“. Das ist eine sechs Meter lange Sonde, die wie eine Fahnenstange aus dem Cockpit herausragt. Der Noseboom ist perfekt konstruiert: Er ist lang genug, um das Erdmagnetfeld messen zu können. Aber auch nur so lang, dass er weder das Magnetfeld noch die Steuerung des Hubschraubers stört. Im Helikopter befinden sich Messgeräte, die die Daten des Nosebooms aufzeichnen. Und natürlich hat der Heli auch GPS, um die Überflughöhe zu steuern – aus Rücksichtnahme fliegt man über Wohngebieten oder Pferdekoppeln höher. 

 3. Warum messt ihr überhaupt das Erdmagnetfeld?

Das Magnetfeld wird lokal durch die Eigenschaften des Gesteins im Untergrund beeinflusst. Verschiedene Gesteine enthalten unterschiedliche Mengen magnetischer Minerale und verändern dadurch das Magnetfeld. Magnetit ist ein Beispiel für ein eisenreiches und stark magnetisches Mineral. Der Tromm-Granit ist ein sehr dichtes Gestein. Klüfte oder Störungszonen beeinflussen seine magnetischen Eigenschaften und genau das lässt sich messen. Anhand der aeromagnetischen Daten können wir großräumige Unterschiede und große Strukturen im Untergrund erkennen und mit Karten sowie 3D-Darstellungen sichtbar machen. 

4. Was habt ihr herausgefunden?

Die Messungen bestätigen die großen geologischen Strukturen der Region. Auf der Karte ist der Buntsandstein östlich, also rechts der Tromm, als relativ gleichmäßige blaue Fläche zu erkennen.  Blau bedeutet hier niedrigere gemessene Magnetfeldwerte. Westlich, also links davon, liegen Bereiche mit Granitgestein. Dort messen wir – wie erwartet – höhere Magnetfeldwerte. Diese sind auf der Karte in roten Farben dargestellt. Unterschiedliche Farben und unregelmäßige Muster zeigen, dass das Gestein dort nicht einheitlich aufgebaut ist. Das weist darauf hin, daß es Unterschiede in der Gesteinszusammensetzung oder im Gehalt magnetischer Minerale gibt. Zudem ist es ein Anzeichen für geologische Strukturen wie Klüfte im Untergrund. 

5. Wie entsteht überhaupt das Erdmagnetfeld und warum ist es so wichtig?

Es entsteht so: Der äußere Erdkern beginnt in etwa 2.900 Kilometern Tiefe. Er besteht überwiegend aus flüssigem, elektrisch leitfähigem Eisen. Hier herrschen Temperaturen von etwa 3.000 - 6.000 ° Celsius. Der innere Kern beginnt bei 5.150 Kilometern, ist fest und erreicht Temperaturen über 6.000 °Celsius. Das ist ungefähr so heiß wie die Oberfläche der Sonne! Vor allem durch die Temperaturunterschiede des inneren und äußeren Erdkerns entstehen im äußeren Kern Konvektionsströme. Die Rotation der Erde ordnet diese Strömungen und sorgt dafür, dass sich stabile, großräumige Wirbel bilden. Das wirkt wie ein Geo-Dynamo: Die elektrischen Ströme aus flüssigem Eisen erzeugen ein riesiges Magnetfeld. Das lenkt einen großen Teil der geladenen Teilchen des Sonnenwinds ab und schützt so die Atmosphäre – und unser Leben. Ohne Magnetfeld wäre die Erde wahrscheinlich langfristig nicht bewohnbar.

6. Du warst zum ersten Mal bei einer Aeromagnetik-Messung dabei – wie lautet Dein Fazit?

Mich hat wirklich überrascht, wie gut die Aeromagnetik funktioniert. Außerdem war es großartig, dass uns die nationale Luftfahrtbehörde sehr schnell das „GO“ für unsere wissenschaftliche Überfliegung gegeben hat. Zusätzlich zur Aeromagnetik fanden auf der Tromm auch Bodenmessungen statt, unter anderem Gravimetrie und Audio-Magnetotellurik (AMT). Diese Methoden liefern punktuelle und profilbasierte Informationen über Dichte und elektrische Eigenschaften des Untergrunds. Um einen flächendeckenden Überblick über das gesamte Untersuchungsgebiet zu erhalten, war die Aeromagnetik die perfekte Ergänzung. Und natürlich war es großartig, beim Helikopter-Flug dabei sein zu können. Ich habe mit meinem Handy aus dem Cockpit heraus gedreht und einige dieser Sequenzen sind in unserem GeoLaB- Projektfilm zu sehen!