Belgische zwaartekrachtmeter breekt wereldrecord

Onder de Hoge Venen in België, op een diepte van 48 meter, bevindt zich het laboratorium van Michel Van Camp en zijn onderzoeksgroep. Hier worden aardbevingen uit de hele wereld geregistreerd, en zwaartekrachtsveranderingen in de directe omgeving gemeten. Wellicht is dit laboratorium van de Koninklijke Sterrenwacht van België, nabij het dorpje Membach, binnenkort te vinden in het Guinness Book of Records.

Toch is dat precies wat het is. De deur geeft toegang tot een lange gang, met aan het einde de ruimte waar de supergeleidende zwaartekrachtmeter zich bevindt. Het is er warm. “Dat is omdat de gravimeter in een soort koelkast staat”, legt Van Camp uit. “Koelkasten geven warmte af.”

De zwaartekrachtmeter zit in een superthermosfles met daarin helium van -269 graden Celcius, vier graden boven het absolute nulpunt. De kou veroorzaakt de hoge geleiding van de spoelen, die de steeds doorgaande elektrische stroom mogelijk maakt.

Drinkende bomen

De minieme bewegingen van het balletje dat tussen de spoelen zweeft, geven de veranderingen van de zwaartekracht aan. Als het gewicht van de heuvel boven het laboratorium stijgt, bijvoorbeeld omdat het regent, gaat het harder aan het balletje trekken. Het balletje gaat dan omhoog. “Een paar micrometer of zelfs nanometer maar – dat is een miljoenste of zelfs miljardste van een meter”, vertelt Van Camp. Maar dat is genoeg om conclusies te kunnen trekken.

Zo is in de metingen de invloed van de getijden te zien, het verschil tussen de zomer en de winter, en zelfs – als de ruis is weggefilterd – het aanbreken van de dag. “Als de zon opkomt gaan de bomen aan het werk”, zegt Van Camp. “Ze pompen water uit de grond, en laten het uit hun bladeren verdampen.” De Hoge Venen worden dan lichter, en het balletje zakt wat omlaag. Kort geleden (“ik geef je de primeur”, zegt Van Camp) bleek dat zelfs regenbuien uit de signalen te destilleren zijn.

De onderzoekers gebruiken de gravimeter niet alleen voor onderzoeken aan de waterkringloop, maar hopen ook een nauwkeuriger beeld te krijgen van de langetermijnvariaties van de zwaartekracht, veroorzaakt door langzame tektonische bewegingen of klimatologische veranderingen.

Aardbevingen

De gravimeter mag dan de trots van het lab zijn, de ondergrondse ruimte is ooit aangelegd voor seismologisch onderzoek. Seismometers registreren er langskomende aardbevingsgolven.

“Hier vlak bij is een stuwmeer, het Meer van La Gileppe”, vertelt Van Camp. Begin jaren ’70 verhoogde men de stuwdam en verdubbelde de hoeveelheid water in het meer tot zo’n 25 miljard liter. Dat kan aardbevingen veroorzaken – omdat de druk op het aardoppervlak verandert, en omdat het water, als het in de breuk terecht komt, de wrijving doet afnemen. Riskant, want we bevinden ons in een aardbevingsgebied, al is dat wegens het korte geheugen van de mens niet iedereen bekend. In 1692 was er in Verviers nog een aardbeving met magnitude 6,0. Om die reden besloot de overheid de bewegingen rond het meer goed te registreren.

Het ondergrondse lab staat dan ook vol met seismometers. Sommigen meten hoeveel het aardoppervlak beweegt, anderen registreren de versnelling. Ook varieert de frequentie waar de meters gevoelig voor zijn. “Als jij in een concertzaal zit, hoor je alles tegelijk”, legt Van Camp uit. “De violen, de cello’s, de dwarsfluiten, het hele orkest.” In de aardwetenschappen bestaat echter geen instrument waarmee je alles tegelijk kan registreren. Elk apparaat hoort slechts een deel van het geheel. Ook de supergeleidende gravimeter wordt voor het aardbevingenonderzoek gebruikt, zegt Van Camp. “Maar die is doof voor hoge tonen, die hoort alleen de contrabas.”

Zonnig

Van Camp gaat zijn spullen opruimen. Hij wil nog even naar Rochefort, waar een vergelijkbare maar wat nieuwere gravimeter staat. Die staat in een gat in de grond. “Mijn zoontje van 45 kilo ging eens boven dat gat zitten, en zelfs dat werd geregistreerd!”, zegt Van Camp niet zonder trots. Het is inderdaad geen geringe prestatie. 45 kilo is nagenoeg niks, als je bedenkt dat de massa van de aarde zelf zo’n 6 quadriljoen (een 6 met 24 nullen) kilo bedraagt…

Zelf rijd ik weer naar huis. Het is de eerste mooie herfstdag van deze week, de bladeren lichten rood en geel op in de stralende zon. Het balletje van Membach zal dus een stukje gezakt zal zijn, als hij er straks zijn 8105^e dag op heeft zitten.

—

⁽¹⁾ De 8105 dagen zijn gerekend vanaf de dag dat NEMO Kennislink het lab bezocht. Dat was op 12 oktober 2017.