m die Form und Topografie der Erdkontinente zu erklären, setzte sich in den 1960er-Jahren die Theorie der Plattentektonik durch. Ihr zufolge liegen die Kontinente auf tektonischen Platten, die sich bewegen, aneinanderreiben, zusammenstoßen und auseinanderbrechen können. Doch manche Wissenschaftler zogen damals Alternativen in Betracht. So besagte die Theorie der Erdexpansion, dass die Erdoberfläche in einem frühen flüssigen Zustand nur so groß gewesen sei wie alle heutigen Kontinentalschollen. Weil der Planet sich danach ausgedehnt habe, seien die Kontinente auseinandergebrochen – und passten daher heute zusammen wie Puzzlestücke.
Die Grundlage für die Idee der Erdexpansion lieferte der britische Physiker Paul Dirac: Er vermutete 1937, dass die Newton’ sche Gravitationskonstante mit zunehmendem Alter des Universums abnimmt – nachzulesen im Beitrag „Die Expansion der Erde”, erschienen vor 50 Jahren in bild der wissenschaft, Heft 2/1964. Die Abnahme der Gravitationskonstante würde unter anderem dazu führen, dass Himmelskörper sich ausdehnen – auch die Erde.
Die Erdexpansionstheorie klingt heutzutage absurd. Trotzdem befassen sich Physiker mit den grundlegenden Fragen dahinter. 1969 begann mit dem Lunar Laser Ranging ein Projekt, dessen Ziel die exakte Messung der Entfernung von Erde und Mond ist. Laserpulse werden dazu von einer Bodenstation auf der Erde zu Reflektoren auf der Mondoberfläche geschickt. Anhand der Laufzeit der Laserstrahlen kann man die Distanz zwischen der Erde und ihrem Trabanten zentimetergenau bestimmen – und damit auch, ob die Newton’sche Gravitationskonstante so konstant ist, wie ihr Name besagt.
„Wenn die Gravitationskonstante variabel wäre, würde sich der Abstand zwischen Erde und Mond ändern”, erklärt Jürgen Müller von der Universität Hannover. Er leitet dort das Institut für Erdmessung und ist an der Auswertung des Lunar Laser Ranging beteiligt. Sein Befund: „Natürlich gibt es kleine Schwankungen, weil die Laufbahn kein Kreis ist, sondern eine Ellipse, und weil sie auch von Jupiter und Sonne beeinflusst wird. Aber die Größe der Ellipse ist gleich geblieben.”
Den Messungen zufolge ist die Gravitationskonstante tatsächlich konstant. Sie könnte sich höchstens um ein Billionstel pro Jahr ändern, was am Rand der Messgenauigkeit liegt. Müller erläutert das Ziel des Messprogramms: „Die Gravitationskonstante ist ein Eckpfeiler von Einsteins Relativitätstheorie. Es gibt eine Menge alternativer Theorien, bei denen stets ein wichtiges Merkmal ist, dass die Gravitationskonstante variiert.” Doch seit mittlerweile 45 Jahren gibt es dafür keinerlei Anzeichen im Messprogramm: „Wir gehen davon aus, dass Einstein recht hatte.”
Könnte es trotzdem sein, dass die Erde sich ausdehnt, aus irgendeinem anderen Grund? Diese Frage wurde erst 2011 definitiv beantwortet – von einem Forscherteam um Xiaoping Wu, Geophysiker am Jet Propulsion Laboratory der US-Weltraumbehörde NASA. Wu erklärt sein Engagement mit öffentlichem Druck. „Mein Programmleiter wurde mit E- Mails bombardiert: ,Ihr bei der NASA habt doch all diese hochpräzisen Instrumente! Könnt ihr nicht herausfinden, ob die Erde sich ausdehnt?‘”
Schließlich bestimmten die Forscher den Erdradius – unter anderem mit Daten aus Satellitennetzen und dem Navigationssystem GPS – und beobachteten, ob er sich verändert. Ergebnis: Die Größe der Erde ist konstant. Die Erdexpansionstheorie gehört somit eindeutig ins Kuriositätenkabinett der Geowissenschaften. Franziska Konitzer
