Von der NASA geleitetes Team misst Verschiebung des Massenmittelpunkts der Erde mit neuer Methode

Der Massenmittelpunkt der Erde bleibt nicht vollkommen still, so ScienceDaily. Wenn sich Wasser, Eis und Luft mit den Jahreszeiten um den Planeten bewegen, verlagern sie genug Gewicht, um den Massenmittelpunkt relativ zum geometrischen Mittelpunkt der Erde um Bruchteile eines Zolls hin und her zu verschieben. NASA-Wissenschaftler verfolgen diese Bewegung, weil der Massenmittelpunkt ein Referenzpunkt für die Satellitennavigation und für Messungen der Oberflächenhöhe ist, so der Bericht.

Forscher unter Leitung des Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien entwickelten eine Methode, die diese saisonalen Verschiebungen mit hoher Präzision messen soll, so ScienceDaily. Ihre Technik und Ergebnisse werden in einer im Geophysical Journal International veröffentlichten Studie beschrieben. Die Forschung zeigt, wie schmelzender Schnee, sich bewegendes Ozeanwasser und dichte Winterluft große Mengen Masse über die Erdoberfläche umverteilen.

Die genaue Größe der Bewegung zu bestimmen, hat sich als schwierig erwiesen. Die beiden jüngsten internationalen Schätzungen aus den Jahren 2017 und 2023 unterscheiden sich um 0,27 Zoll (7 Millimeter), etwa die Höhe von drei aufeinandergestapelten Nickelmünzen, so der Bericht. Diese Abweichung ist fast so groß wie die Bewegung, die Wissenschaftler zu messen versuchen.

Wissenschaftler nutzen seit Langem Satelliten, um den Massenmittelpunkt der Erde zu lokalisieren. Zwei dichte Metallsatelliten, die 1976 und 1992 gestartet wurden, die Laser-Geodynamik-Satelliten LAGEOS 1 und 2, wurden eigens zu diesem Zweck gebaut, so der Bericht. Sie ähneln 900 Pfund (408 Kilogramm) schweren Discokugeln, die mit reflektierenden Prismen bedeckt sind, und Bodenstationen in mehr als 20 Ländern feuern Laser auf sie und messen die zurückkehrenden Signale.

Eine Herausforderung bei dieser Methode besteht darin, dass die Laser-Trackingstationen nicht gleichmäßig über den Globus verteilt sind. Der neue Ansatz kombiniert die Lasermessungen mit GPS-Verfolgung und Orbitalinformationen von mehreren Satelliten im niedrigen Erdorbit, wodurch Forscher eine größere Auswahl an Objekten verfolgen können, so ScienceDaily. Er berücksichtigt außerdem, wie das sich ändernde Gewicht von Wasser und Eis die Erdkruste verformt, was bedeutet, dass sich die Bodenstationen selbst leicht bewegen, wenn sich die Oberfläche unter ihnen verschiebt.

Argus entwickelte die Technik mit Wissenschaftlern aus dem Satellitenbahnbestimmungsteam des JPL, der University of Nevada, der University of Montana und dem Helmholtz-Zentrum für Geowissenschaften in Deutschland. „Wir schätzen die Größe der Hin- und Herbewegung des Massenmittelpunkts der Erde pro Jahr jetzt auf etwa die Hälfte dessen, was wir vor acht Jahren annahmen“, sagte Argus.