Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Krater unterm Stethoskop

16.12.2013
Ultraschall macht unterirdische Schäden von Meteoriteneinschlägen sichtbar

Ein Meteoriteneinschlag hinterlässt nicht nur auf der Erdoberfläche sichtbare Spuren. Auch unterirdisch entstehen Risse und Spalten, abhängig von Größe, Energie und Einschlagswinkel des Himmelskörpers.


Wie hat der Einschlag des Mini-Meteoriten den Sandstein im Innern geschädigt? Die Ultraschall-Analyse wird es zeigen. (Bild: TUM / MEMIN)

Das Ausmaß dieser Schädigungszone können geophysikalische Messverfahren bislang nur ungenau erfassen. Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) arbeiten deshalb daran, die Bildung von Kratern besser zu verstehen: Sie haben dafür Miniatur-Meteorite unter Laborbedingungen einschlagen lassen – und unterziehen die Krater einer Ultraschallanalyse.

Bis zu 30.000 Kilometer pro Stunde schnell sind die Metallkugeln, die die Forscher auf einen Sandsteinblock schießen. Im Labor des Fraunhofer-Instituts für Kurzzeitdynamik in Freiburg simulieren die Miniatur-Meteorite die Zerstörungskraft von echten Einschlägen: Ein Zentimeter große Projektile hinterlassen einen sechs Zentimeter breiten und einen Zentimeter tiefen Sandsteinkrater. Dabei fällt die tatsächliche Schädigung im Inneren des Gesteins weitaus größer aus, als mit bloßem Auge oder im Mikroskop erkennbar ist – das haben Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) mithilfe von Ultraschalltomographie ermittelt. Bis zu achtmal breiter als der eigentliche Krater ist die Zone, in der unterirdisch Risse und Spalten verlaufen.

Kosmische Kräfte im Labor

„Bei natürlichen Kratern können wir oft nur Vermutungen darüber anstellen, welche Schäden von dem Meteoriteneinschlag selbst stammen und welche Risse nachträglich durch die Verwitterung des Gesteins entstanden sind“, sagt Prof. Christian Große vom TUM-Lehrstuhl für Zerstörungsfreie Prüfung. Mit den Ultraschallmessungen können die Wissenschaftler nun systematisch erheben, wie sich Größe, Energie und Einschlagswinkel eines Meteoriten auf die Beschaffenheit der unterirdischen Schädigung auswirken. „Bei einem senkrechten Aufprall können wir beispielsweise eine halbkugelförmige Schädigungszone erfassen. Trifft der Meteorit schräg auf, kann das anders aussehen“, sagt Große.

Er arbeitet gemeinsam mit Geowissenschaftlern, Physikern und Ingenieuren daran, die Bildung von Meteoritenkratern besser zu verstehen. „Die Kollision von Himmelskörpern gehört zu den wichtigsten Prozessen bei der Entstehung unserer Galaxie. Mit den Kraterexperimenten können wir auch ihre Wirkung auf die Erde besser abschätzen.“

Signale aus dem Inneren des Gesteins

Mithilfe des Ultraschall-Tomographen lassen sich Grad und Ausbreitung der verborgenen Risse im Gestein erfassen, ohne die wertvollen experimentellen Krater zu beschädigen. Dazu wird ein akustisches Signal in einer bestimmten Frequenz durch den Sandsteinblock geschickt. Weil sich die Schallwellen im Gestein mit 3.000 Metern pro Sekunde etwa zehnmal schneller ausbreiten als in der Luft, verursachen Risse und Spalten Signale mit größerer Amplitude. Auf der Basis dieser Signale erstellen die Wissenschaftler Geschwindigkeitsfelder, die sichtbar machen, wo die Schallwellen von Rissen aufgehalten werden. „Im nächsten Schritt verändern wir gezielt die Schussenergie und den Einschlagswinkel der Miniatur-Meteorite – und damit auch den unterirdischen Teil der Krater“, erklärt Große.

Über das Projekt:
Die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierte Forschergruppe MEMIN (Multidisciplinary Experimental and Modeling Impact Crater Research Network) verfolgt das Ziel, die Prozesse bei Hochgeschwindigkeitseinschlägen und die Bildung von Meteoritenkratern mit experimentellen und numerischen Verfahren zu analysieren.

MEMIN ist eine ortsübergreifende Forschergruppe, an der neben dem Museum für Naturkunde Berlin das Fraunhofer Institut für Kurzzeitdynamik Freiburg, die Universität Freiburg, das Geoforschungszentrum Potsdam, die Technische Universität München, die Universität Münster und die University of California in Berkeley beteiligt sind. Das Projekt ist 2009 gestartet und konnte in diesem Jahr eine zweite Förderphase über drei Jahre erreichen.

Mehr Informationen:
http://www.memin.de
Videos und hochaufgelöste Bilder zum Download:
http://mediatum.ub.tum.de/?id=1185589#1185589
Publikation:
D. Moser, M. H. Poelchau, F. Stark, C. Große: Application of nondestructive testing methods to study the damage zone underneath impact craters of MEMIN laboratory experiments, Meteoritics & Planetary Science, 2013, doi: 10.1111/maps.12000

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/maps.12000/abstract

Kontakt:
Prof. Dr. Christian Große
Technische Universität München
Lehrstuhl für Zerstörungsfreie Prüfung
Tel: +49 89 289 27220
grosse@cbm.bv.tum.de
http://www.cbm.bv.tum.de

Die Technische Universität München (TUM) ist mit rund 500 Professorinnen und Professoren, 10.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und 35.000 Studierenden eine der forschungsstärksten Technischen Universitäten Europas. Ihre Schwerpunkte sind die Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften und Medizin, ergänzt um Wirtschafts- und Bildungswissenschaft. Die TUM handelt als unternehmerische Universität, die Talente fördert und Mehrwert für die Gesellschaft schafft. Dabei profitiert sie von starken Partnern in Wissenschaft und Wirtschaft. Weltweit ist sie mit einem Campus in Singapur sowie Niederlassungen in Brüssel, Kairo, Mumbai, Peking und São Paulo vertreten. An der TUM haben Nobelpreisträger und Erfinder wie Rudolf Diesel und Carl von Linde geforscht. 2006 und 2012 wurde sie als Exzellenzuniversität ausgezeichnet. In internationalen Rankings gehört sie regelmäßig zu den besten Universitäten Deutschlands.

Prof. Dr. Christian Große | Technische Universität München
Weitere Informationen:
http://www.tum.de
http://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/31235/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Einblicke unter die Oberfläche des Mars
21.07.2017 | Jacobs University Bremen gGmbH

nachricht Tauender Permafrost setzt altes Treibhausgas frei
19.07.2017 | Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten