Am 13. Oktober 2016 wusste Mehdi Tayoubi, Leiter des ScanPyramids-Projekts, dass sein Team auf der richtigen Spur war. Bei einem Treffen mit einem Komitee aus Ägyptologen berichteten sie von einer zuvor unbekannten Höhle in der Nordwand der Cheops-Pyramide, auch Große Pyramide von Gizeh genannt. Das Projekt hatte erst 12 Monate zuvor begonnen und lieferte bereits beeindruckende Ergebnisse.
2017 kam der große Durchbruch: Tief im Inneren der 4.500 Jahre alten Pyramide entdeckten sie eine riesige Leere. Obwohl die genaue Ausrichtung unklar blieb, maß der Hohlraum etwa 30 Meter Länge und lag über der Grand Gallery, dem Korridor zwischen Königin-Kammer und Cheops-Sarkophagkammer. Es war die erste große neue Struktur seit dem 19. Jahrhundert.
"Wir wissen nicht, ob dieser Hohlraum horizontal oder geneigt ist. Wir wissen nicht, ob er eine oder mehrere Strukturen umfasst. Aber wir sind sicher: Er existiert, ist beeindruckend und von keiner Theorie vorhergesagt", erklärte Tayoubi im November 2017.
Beeindruckender noch: Die Entdeckungen erfolgten ohne Eingriffe in die intakte Pyramide. Keine Ausgrabungen, keine Bohrlöcher, keine geöffneten Korridore. Das ScanPyramids-Team hatte durch die Kalksteinblöcke der 140 Meter hohen Struktur gespäht und Hohlräume aufgespürt. Die Technik dahinter: Myonen-Tomographie, die Wissenschaftlern Zugang zu bisher unzugänglichen Orten ermöglicht.
Myonen-Tomographie funktioniert ähnlich wie umgekehrte Weltraumforschung. Statt irdischer Instrumente nutzt sie kosmische Strahlung aus dem All, um Erdstrukturen zu erkunden.
Kosmische Strahlen sind hochenergetische Teilchen, die nahezu lichtschnell durch den Raum rasen. Sie stammen von Sonne, Supernovae oder dem Urknall und kollidieren ständig mit Erdatmosphäre-Molekülen, wodurch Myonen entstehen – wie bei einer Billardkugel, die die Roten zerstreut.
"[Bei] einem Aufprall erzeugt ein kosmisches Teilchen einen Teilchenschauer", erläutert Prof. Ralf Kaiser von der University of Glasgow. "Die meisten stoppen in der Atmosphäre, doch einige erreichen den Boden als Myonen."
Myonen sind Elementarteilchen, 200-mal schwerer als Elektronen. Sie durchdringen dichtes Material besser als Röntgen- oder Gammastrahlen, ohne es zu schädigen.
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"Myonen durchqueren Dutzende Meter Beton oder Ihren Körper, ohne Schaden anzurichten", sagt Kaiser. "Sie sind allgegenwärtig, durchdringend und kostenlos – Teil unserer natürlichen Umwelt."
Ideal für versiegelte Pyramidenkammern, Höhlen oder Vulkankanäle. Der Clou: Myonen, die die Struktur durchlaufen, werden erfasst, um Dichtebilder zu erzeugen.
Dr. Giovanni Macedonio vom MURAVES-Projekt vergleicht es mit Röntgen: "Dichte Materialien absorbieren mehr Strahlung und werfen dunklere Schatten. Bei Myonen gilt dasselbe – statt Röntgenstrahlen nutzen wir Myonen aus allen Richtungen."
Fast-horizontal einfallende Myonen durchdringen den Vesuv; Detektoren dahinter kartieren den Schatten und enthüllen innere Strukturen.
Bei Großeinsätzen wie Vulkanen braucht es Geduld: Nur etwa 100 Myonen pro Quadratmeter und Sekunde. "Der Fluss ist schwach, viele werden absorbiert – Monate Messzeit sind nötig", betont Macedonio.
Ergebnisse helfen nicht direkt bei Eruptionsvorhersagen, aber beim Verständnis von Kanälen und Ausbruchsarten – kombiniert mit Seismik und Wetterdaten für Warnungen.
Die Technik ist nicht neu: 1955 testete Ingenieur E.P. George sie an einer Mine, 1960er Luis Alvarez suchte in Pyramiden nach Kammern – leider in der falschen (Chephren statt Cheops).
"Alvarez' Arbeit war brillant, er hatte nur Pech", lobt Kaiser. Mit moderner Technik boomen Myonen-Detektoren an Stätten wie Monte Echia in Neapel.
Dort, eine 60 Meter hohe Tuff-Landzunge mit antiken Tunneln, testeten Physiker ihren Detektor erfolgreich – trotz umliegender Gebäude entdeckten sie bekannte und neue Hohlräume.
"Wir rekonstruierten eine neue Höhle dreidimensional und halfen Höhlenforschern, sie zu lokalisieren", sagt Prof. Giulio Saracino von der Universität Neapel.
Weiter ging's nach Cuma, unterbrochen durch COVID. Politische Hürden, wie in der Türkei, bremsen ebenfalls, erklärt Prof. Nural Akchurin von Texas Tech: "Wir warten auf stabile Bedingungen."
Beim ScanPyramids-Projekt verfeinerten Messungen vor COVID-Stopp den kleinen Hohlraum (Korridor, mind. 5 m lang, evtl. geneigt) und die große Leere (mind. 40 m lang).
Mit Impfungen könnten Arbeiten bald fortgesetzt werden – und mehr Geheimnisse alter Strukturen enthüllen.
- Dieser Artikel erschien zuerst in Ausgabe 362 des BBC Science Focus Magazine – Erfahren Sie hier, wie Sie sich anmelden können
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