Was genau hat Nordkorea gezündet? Messstationen rund um den Globus haben die Explosionssignale aufgezeichnet. Sie deuten nicht auf eine Wasserstoffbombe hin - Geoforscher sehen vielmehr Ähnlichkeiten zu früheren Atomtests.

Die SMS-Warnung kam rund eine Stunde nach dem großen Knall. Es war gegen 3.30 Uhr morgens und Lars Ceranna glaubte zunächst an ein ganz normales Erdbeben. Der Forscher ist bei der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) mitverantwortlich für ein einmaliges weltweites Messnetz. Mit ganz unterschiedlichen Sensoren fahndet das International Monitoring System, kurz IMS, nach Spuren von Kernwaffentests - im Erdinneren, in der Atmosphäre in den Ozeanen.

Doch weil die großen Atommächte, allen voran die USA und Russland, seit Jahren keine solchen Versuche mehr durchführen, haben die Messstationen eigentlich wenig zu tun - und werden noch am ehesten von natürlichen Erdstößen rund um den Globus aufgeschreckt. Dann verschicken sie Warn-SMS an die beteiligten Forscher, so wie in dieser Nacht.

Nordkorea empört mit angeblichem Test von Wasserstoffbombe.

Doch was die Geräte der Messstation "Geres" am Sulzberg, auf gut 1000 Metern Höhe im Bayerischen Wald gelegen, am frühen Mittwochmorgen aufzeichneten, war diesmal kein einfacher Erdstoß der Magnitude 5,1 - sondern das Echo eines nordkoreanischen Kernwaffentests in der Provinz Nord-Hamgyong. Das wurde auch Ceranna und seinen Kollegen bei einem genaueren Blick auf die Daten schnell klar.

"Eine Art Fingerabdruck"

"Durch vorherige Tests haben wir eine Art Fingerabdruck", beschreibt der Geowissenschaftler. "Und in diesem Fall sieht er über den Zeitraum von rund einer Minute beinahe aus wie eine Kopie des Signals vom vorherigen koreanischen Atombombentest aus dem Jahr 2013." Die Ähnlichkeit sei verblüffend, so der Forscher. Dieses Mal habe es, im Gegensatz zu früheren Gelegenheiten, vorab aber keine Hinweise gegeben, dass die Nordkoreaner wieder eine Bombe zünden wollen. "Das muss extrem kurzfristig passiert sein", sagt Ceranna. Auch in der Uno-Niederlassung in Wien heißt es zum Signal aus Nordkorea: "Ort und Größe sind fast identisch mit 2013".

Die von ihm mitbetreute Messstation im Bayerischen Wald gehört zu den rund 300 IMS-Stationen, die alle an die CTBTO in Wien berichten, eine Uno-Organisation zur Überwachung des Atomwaffenteststopps. Im Vollausbau soll das System 337 Standorte umfassen, von denen Deutschland vier betreibt: zwei im Bayerischen Wald, zwei in der Antarktis.

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Der nukleare Sprengsatz, so schätzt man bei der BGR in Hannover, hatte eine Kraft von 14 Kilotonnen TNT-Äquivalent - "plus minus vier Kilotonnen". Das wäre vergleichbar mit der Hiroshimabombe der USA. Das hieße aber auch: Es ist extrem unwahrscheinlich, dass Nordkorea tatsächlich wie von den Staatsmedien des Landes behauptet, eine Wasserstoffbombe gezündet hat. Und wenn doch, dann zumindest nicht erfolgreich. Denn in diesem Fall wäre die Detonation drei oder vier Mal mehr heftiger ausgefallen, schätzen die Experten. Vermutlich brachte Nordkoreas Armee stattdessen eine sogenannte geboostete Spaltungsbombe zur Explosion.

Die BGR-Berechnungen zur Stärke der Bombe sind freilich mit etwas Vorsicht zu genießen: Die entsprechenden Modelle, mit denen aus der Wucht der Erschütterungen auf die Sprengkraft geschlossen wird, setzen genaue Kenntnisse der Geologie am Testort voraus. Für die Anlagen in den USA etwa sind diese Werte veröffentlicht. Für Nordkorea, wo man sich um den internationalen Atomteststopp traditionell nicht schert, fehlen die Daten.

Deswegen setzten die BGR-Forscher bei früheren Auswertungen das US-Modell auf die Messdaten des nordkoreanischen Tests an - und kamen 2013 auf eine Bombe von 40 Kilotonnen. Das war allerdings deutlich mehr als Kollegen aus anderen Ländern berechnet hatten. Mittlerweile haben die Deutschen ihre Annahmen korrigiert. So kommen sie dieses Mal auf 14 Kilotonnen. Derselbe Wert ergibt sich, wenn sie die Messdaten von 2013 durch ihr neues Modell jagen.

Bebenherd in einem Kilometer Tiefe

Auch die "Geofon"-Messstation des Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ im sachsen-anhaltischen Flechtingen hat das Beben im Nordosten Nordkoreas erfasst, das durch den Bombentest verursacht wurde. Hier wurde sogar eine Stärke von 5,3 aufgezeichnet. Die mit dieser Messung befassten Forscher in Potsdam sehen daher "eine größere Magnitude als bei den vorangegangenen Tests". Genauere Auswertungen werden das noch klären.

Klar ist jedenfalls: Alle Hinweise deuten tatsächlich auf einen Kernwaffentest hin: "Geophysikalisch unterscheiden sich durch Explosionen erzeugte Beben deutlich von natürlichen Erdbeben", so die GFZ-Forscher. Da ist zunächst die sehr geringe Tiefe des Bebenherdes, im vorliegenden Fall ein Kilometer. Noch verräterischer aber ist die Form der Erdbebenwellen.

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Als erstes treffen die sogenannten Primärwellen, kurz P-Wellen, an den Messstationen ein. Zur 8200 Kilometer von Nordkorea entfernten "Geres"-Station im Bayerischen Wald brauchten die Druckwellen etwa 11,6 Minuten. Später folgen auf die P-Wellen die etwas langsameren Sekundärwellen, kurz S-Wellen. Aus dem Zeitunterschied lässt sich der Bebenort bestimmen.

Bei einer unterirdischen Explosion wie im Fall des nordkoreanischen Tests treten deutlich weniger S-Wellen auf als bei einem natürlichen Erdbeben. Auch sogenannte Oberflächenwellen, die langsamsten Seismischen Wellen, gibt es deutlich weniger. So kommt der charakteristische Finderabdruck eines Kernwaffentest zustande - doch genau genommen ist er nur ein Indiz. Denn theoretisch könnte auch eine sehr starke Bombe mit konventionellem Sprengstoff wie TNT dahinterstecken.

Testanlagen in besonders dichtem Gestein

Als ultimativen Beweis bräuchte es noch eine andere Information: Neben den Erdbebenwellen kann sich ein Kernwaffentest auch durch radioaktive Verbindungen verraten, die bei der Explosion freigesetzt werden. Nach ihnen spähen daher rund 100 spezielle Stationen des IMS-Netzes.

Im Gegensatz zu Erdbebenwellen breiten sich charakteristische Radionuklide aber nur langsam in der Luft aus. Bei der BGR und bei der Uno in Wien geht man davon aus, dass die Substanzen laut der aktuellen Wettervorhersage frühestens in 48 Stunden an der japanischen Messstation Tagasaki nachgewiesen werden können.

Das setzt allerdings voraus, dass die verräterischen Isotope wie Xenon-133 überhaupt frei werden. Zwar entstehen sie auf jeden Fall bei der Detonation, womöglich gelangen sie aber nie ans Tageslicht. Das nordkoreanische Testgelände Punggye Ri ist unterirdisch in besonders dichtem Gestein untergebracht. Dieser sogenannte Granodiorit ist mit Granit verwandt - und weist kaum Risse oder Ritzen auf, über die strahlende Partikel nach draußen gelangen können.

Beim Versuch im Jahr 2009 landeten gar keine verräterischen Isotope in der Luft - und beim vorangegangenen Test im Jahr 2013 dauerte es 55 Tage, bis doch noch radioaktive Rückstände in der Atmosphäre gefunden wurden. Womöglich, weil ein Mitarbeiter des Testgeländes unvorsichtig war. "Da muss irgendjemand einen Deckel aufgemacht haben", spekuliert Forscher Ceranna.

Zusammengefasst: Ein internationales Messnetz hat den nordkoreanischen Atomtest aufgezeichnet. Wichtigstes Indiz sind Daten von Erdbebenwarten. Einen untrüglichen Beweis gäbe es durch den zusätzlichen Nachweis von charakteristischen radioaktiven Xenon-Verbindungen. Diese breiten sich aber nur langsam in der Luft aus. Womöglich werden sie auch gar nicht frei, weil Nordkoreas unterirdische Testanlage in besonders dichtem Gestein liegt.© SPIEGEL ONLINE