Lichteffecten bij aardbeving ontstaan door geluidsgolven

Nachtelijke aardbevingen gaan soms gepaard met mysterieuze lichteffecten. Ze zijn al eeuwenlang bekend en zijn gezien tot op honderden kilometers afstand, op zee, boven grote zout- of zoetwatermeren en rond moerassen.

Tot nog toe werden deze wonderbaarlijke verschijnselen toegeschreven aan het gedrag van mineralen in de breukzone in de aardkorst. Maar volgens de jongste wetenschappelijke inzichten gaat het hier om sonoluminiscentie, een lichteffect dat wordt opgeroepen door geluidsgolven in water. In het laboratorium worden deze effecten al tenminste vijftig jaar bestudeerd, maar het verband met aardbevingen in de natuur was tot nog toe nooit gelegd.

Volgens onderzoekers van het Centrum voor Aardbevingsonderzoek in Memphis, Tenessee, zouden "aardbevingslichten' kunnen ontstaan door moleculaire reacties in water, dat hevig geschud is door de drukgolven die bij een aardbeving optreden.

Zo'n drukgolf is op te vatten als een door een aardbeving veroorzaakte geluidsgolf, die optreedt in een vloeibaar medium en daar, zo blijkt uit laboratoriumproeven, tot speciale lichteffecten kan leiden.

Als in een vloeistof een gas- of dampbelletje ontstaat, dat vervolgens heel hard wordt samengedrukt, raakt het gas daardoor plaatselijk zozeer verhit dat de gasmoleculen uiteen kunnen vallen. Bij terugkeer naar de oorspronkelijke molecuul-toestand komen fotonen (lichtdeeltjes) vrij.

Het sonoluminiscentie-spectrum van water (H20) blijkt een emissiepiek te vertonen in het ultraviolet (bij een golflengte van 310 nanometer), die volgens de onderzoekers veroorzaakt wordt doordat het "aangeslagen' hydroxylradicaal (OH) terugkeert naar zijn grondtoestand. Naast deze speciale piek zag men een nog onbegrepen continuum over de gehele bandbreedte van het zichtbare deel van het spectrum.

Zuiver water geeft een sonoluminiscentiespectrum in het blauw tot blauw-witte gebied. Door de aanwezigheid van opgeloste zouten of andere onzuiverheden kan dat verschuiven naar geel tot rood. Zeewater vertoont een duidelijke natriumpiek bij 589 nanometer. (Nature, 6 december)