Jeder Strand hat seinen eigenen Klang
Forschende in den Niederlanden haben eine Methode entwickelt, um Sand an seinem Klang zu erkennen. Er kann damit seinem Herkunftsort zugeordnet werden.
Das Wichtigste in Kürze
- Wenn sich eine Substanz in Wasser auflöst, entstehen kleine Blasen.
- Dadurch ändert sich der Klang der Flüssigkeit.
- Ähnlich verändert Sand den Klang des Wassers in einer einzigartigen Art und Weise.
- Analysiert man dieses Klangprofil, so kann man die Herkunft des Sandes bestimmen.
Von wegen «wie Sand am Meer»: Diese Redewendung ist überholt, denn Sand ist eine knappe Ressource. Er wird geschmuggelt und gestohlen, zum Beispiel, um damit zu bauen. In Ländern wie dem Senegal wurden bereits ganze Strände geklaut. Ein Forschungsteam in den Niederlanden hat nun eine Methode gefunden, mit der sich der Ursprungsort von Sand über seinen Klang ermitteln lässt.
Die Methode beruht auf dem sogenannten Cappuccino-Effekt: Wenn sich Feststoffe wie Kaffee- oder Milchpulver in Wasser auflösen, entstehen kleine Blasen. Dadurch ändern sich kurzfristig Dichte und Kompressibilität der Flüssigkeit und damit ihre akustischen Eigenschaften. Man kann das selbst ausprobieren, indem man löslichen Kaffee in ein Glas warmes Wasser gibt, umrührt und an den Rand klopft. Während sich der Kaffee löst, ändert sich der Klang.
Im Labor wird dazu ein Becherglas mit einem Magnetrührer benutzt, der gleichzeitig rührt und einen Ton erzeugt. Ein akustisches Messgerät stellt diesen mit einer visuellen Kurve dar. Diese Methode heisst BARDS (Broad Acoustic Dissolution Spectroscopy Analysis) und wurde an der Universität Cork in Irland erforscht.
Sand statt Lebensmittel
Saskia van Ruth ist Professorin für Lebensmittelechtheit an der Universität Wageningen in den Niederlanden und prüft mittels BARDS normalerweise die Reinheit von Nahrungsmitteln. Ein Mitglied ihres Teams kam auf die Idee, mit der Methode Sand zu analysieren. Weil sich Sand in Wasser aber nicht löst, haben die Forscher Säure verwendet. Denn in Säure lösen sich kleinste kalkhaltige Teile wie Muschelschalen, die der Sand enthält. Dabei entstehen Blasen aus CO2 – und dieser Prozess lässt sich messen.
Das Team untersuchte neun verschiedene Proben von der holländischen Küste. Für jede ergab sich ein einzigartiges Klangprofil, legt van Ruth im Fachmagazin Applied Acoustics dar.
Gemessen daran, dass sich Sandproben eines nur 187 Kilometer langen Küstenstreifens in Holland optisch nicht sehr voneinander unterscheiden, ist das ein ziemlich eindeutiges Ergebnis. «Jeder Sand hat seine Kurve, die von der Sandkomposition und der Partikelgrössenverteilung abhängt, nicht nur von den Schalen», fasst van Ruth das Ergebnis zusammen. Zum Test machte das Team für die Sandprofile Ortsprognosen, die alle zutrafen.
Wohin bewegt sich der Sand?
Die Niederlande müssen jedes Jahr Tonnen von erodiertem Sand ersetzen. Daher ist es ihnen ein wichtiges Anliegen, die Wanderung von Sand an den Küsten verfolgen zu können. Bei diesen Wanderungen spielt Flusssand eine Rolle. Flusssand enthält zwar weniger Schalen als Meeresssand, van Ruth kann sich jedoch vorstellten, dass die BARDS-Analyse auch damit funktioniert. «Wir haben das nicht getestet», schreibt sie auf Anfrage, «aber verschiedene Arten von Steinen ergeben auch unterschiedliche Muster».
Vielleicht könnte BARDS eines Tages sogar Sanddiebstahl aufdecken. Ob die Methode dafür exakt genug ist, kann van Ruth noch nicht sagen. Dafür seien weitere Untersuchungen notwendig. «Man müsste den Sand von noch mehr Stränden messen, um sicher zu sein, dass die Tonsignaturen ausreichend unterschiedlich sind, um den Sand zu unterscheiden».
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«Nau forscht»
Im Rahmen dieser Serie erscheint jeden Sonntag ein exklusiver Beitrag des Wissenschaftsmagazins «higgs»
Dieser Beitrag wurde verfasst von Daniela Gschweng
