Seit Jahrhunderten berichten Augenzeugen gelegentlich von einem unerklärlichen Phänomen wenige Minuten vor, während oder nach einem Erdbeben: seltsame helle Lichter am Himmel.
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Kurz nach einem Beben von 1888, das beispielsweise Neuseeland traf, gab es Berichte über "leuchtende Erscheinungen" und "ein außergewöhnliches Leuchten", die mehrere Stunden lang sichtbar waren. Sie wurden 1930 bei einem Erdbeben in Idu, Japan, entdeckt, das bis zu 70 Meilen vom Epizentrum entfernt sichtbar war. Unter den Dutzenden von Erdbeben, die angeblich seltsame Lichter erzeugten, waren ihre Qualitäten sehr unterschiedlich: Menschen berichteten, weiße Fackeln oder schwebende Kugeln oder regenbogenfarbene flackernde Flammen gesehen zu haben. Die Lichter erschienen manchmal nur für ein paar Sekunden, aber manchmal schwebten sie minuten- oder stundenlang am Himmel.
Für einen Großteil der modernen Geschichte galten diese Berichte als apokryphen. Erst als eine Reihe von Fotos von seltsamen Lichtern während eines Erdbebens in Nagano (Japan) im Jahr 1965 - einschließlich des folgenden - aufgenommen wurde, erkannten die Wissenschaftler die Gültigkeit des Phänomens an.
Bild über UC Berkeley Online Archive
Sie wurden seitdem häufiger und sogar auf Video aufgenommen, wie dieser Clip, der 30 Minuten vor einem Erdbeben in der chinesischen Provinz Sichuan im Jahr 2008 aufgenommen wurde:
Für Wissenschaftler stellt die Annahme, dass Erdbebenlichter vorhanden sind, ein neues Problem dar: Wie erklären Sie diese?
In den letzten Jahrzehnten wurden verschiedene Hypothesen aufgestellt. Einige haben vorgeschlagen, dass die tektonische Bewegung von Gesteinen, die Quarz enthalten, ein pizoelektrisches Feld erzeugen könnte, das Lichtblitze erzeugt. Andere haben vorgeschlagen, dass durch tektonische Beanspruchung Gesteine vorübergehend elektromagnetische Energie leiten können, wodurch Änderungen der magnetischen Ladung der Ionosphäre, der obersten Ebene der Atmosphäre, ausgelöst werden. Es ist jedoch äußerst schwierig, eine dieser Hypothesen zu testen, da Erdbeben so unvorhersehbar sind und die Bedingungen in einem Labor so schwierig zu reproduzieren sind.
In einer Studie, die in Seismological Research Letters veröffentlicht wurde, nutzte ein Team von Wissenschaftlern von Robert Thériault heute eine alternative Strategie, um die Antwort herauszufinden: Sie analysierten die geologischen Umstände von 65 Erdbeben ab dem Jahr 1600, die Lichtberichte lieferten, um zu sehen, was diese waren Ereignisse hatten gemeinsam.
"Wir haben eine ziemlich große Datenbank von Erdbeben mit Erdbebenlichtern auf der ganzen Welt erstellt", sagt Thériault, Geologe beim Ministerium für natürliche Ressourcen in Quebec. "Und als wir sie uns anschauten, fanden wir schließlich ein wirklich auffälliges Muster."
Weltweit treten ungefähr 95 Prozent der seismischen Aktivität an den Grenzen zwischen zwei oder mehr tektonischen Platten auf. Die überwiegende Mehrheit der Erdbebenlichter (85 Prozent) ereignete sich jedoch im Zusammenhang mit einem Beben innerhalb einer tektonischen Platte an Orten mit Kontinentalrissen, einer Kategorie, die nur fünf Prozent aller Erdbeben ausmacht. Darüber hinaus ereigneten sich die meisten der verbleibenden 15 Prozent bei Erdbeben, die durch zwei aneinander vorbeigleitende Platten (ein Transformationsfehler) verursacht wurden, anstatt dass eine Platte unter eine andere geschoben wurde (eine Subduktionszone).
Darüber hinaus stellten die Wissenschaftler fest, dass Erdbebenlichter eher vor oder während Erdbeben als danach überproportional erscheinen. Sie haben noch keine Erklärung für die ungewöhnlichen Ortsmuster von Erdbebenlichtern, aber sie glauben, dass sie diesen Trend im Timing erklären können.
Ihr Modell, das Friedemann Freund von der San Jose State University in den letzten Jahren entwickelt hat, beinhaltet auch Gesteine, die Energie an die Oberfläche, aber nicht bis zur Ionosphäre leiten.
"Der Prozess beginnt tief in der Kruste, wo die Gesteine hohen Belastungen ausgesetzt sind, bevor die Belastung für ein Erdbeben aufgehoben wird", sagt Thériault. Freund hat in Laborexperimenten gezeigt, dass dieser Stress bei bestimmten Gesteinsarten Paare negativ geladener Sauerstoffatome auflösen kann, die in Peroxybindungen miteinander verbunden sind.
Wenn dies geschieht, wird jedes der Sauerstoffionen freigesetzt, und diese können durch Risse im Gestein zur Oberfläche fließen. An diesem Punkt, so denkt man, ionisieren hochdichte Gruppen dieser geladenen Atome Luftblasen und bilden ein geladenes Gas (ein Plasma), das Licht emittiert.
Tektonische Spannungen bauen sich über einen längeren Zeitraum allmählich auf, bevor sie bei einem Beben freigesetzt werden. Ihr Modell, das sich auf diesen Stress stützt, um Lichter zu erzeugen, und nicht auf tatsächliche seismische Aktivität, könnte erklären, warum die Lichter oft Minuten, Stunden oder sogar Tage vor einem Beben auftreten.
Infolgedessen könnten Erdbebenlichter mehr als ein faszinierendes Phänomen sein - sie könnten für einige ein wichtiger Indikator dafür sein, dass der Boden bald beben wird. "Wenn Sie sichtbare Lichter am Himmel sehen und in einem erdbebengefährdeten Gebiet leben, könnten diese ein Frühwarnzeichen dafür sein, dass sich ein Erdbeben nähert", sagt Thériault.
