Die Cheops-Pyramide hat einiges hinter sich: Kriege, Klimaveränderungen, Touristenanstürme, Erdbeben – und trotzdem steht sie noch immer, auch nach gut 4500 Jahren. Aber warum eigentlich? Alle anderen sieben Weltwunder der Antike sind zerstört, nur das im Auftrag von Pharao Cheops errichtete Grabmal aus 2,3 Millionen Steinblöcken ist bis heute auf dem Plateau von Gizeh erhalten.
Ein Forschungsteam um den Seismologen Mohamed ElGabry vom Nationalen Forschungsinstitut für Astronomie und Geophysik in Kairo hat nun untersucht, warum das Bauwerk selbst Erdbeben standhält.
Beim letzten Erdbeben fielen nur ein paar Steine von der Pyramide
Wie viele Beben die Pyramide im Laufe ihrer Geschichte überstanden hat, ist zwar unklar. Zuletzt erschütterte Kairo 1992 ein schweres Erdbeben mit einer Stärke von 5,8. In der ägyptischen Hauptstadt fielen mehr als 120.000 Gebäude in sich zusammen, mehr als 500 Menschen starben. Von der Cheops-Pyramide rund 15 Kilometer außerhalb des Stadtzentrums fielen nur ein paar Steine herunter. Auch das wahrscheinlich noch stärkere Erdbeben von 1847 richtete an dem Grabmal keine schweren Beschädigungen an.
Sicher trägt schlicht der Grundriss der Pyramide zu ihrer Widerstandsfähigkeit bei, als einzige Erklärung aber reicht die geometrische Form nicht aus. Deshalb haben Mohamed ElGabry und sein Team aus weiteren Seismologen, Geologen und Archäologen die Umgebungsgeräusche gemessen: Sie platzierten 37 Messpunkte an den Bausteinen der Pyramide, im Inneren und in der unmittelbaren Umgebung, schreiben die Forschenden in ihrer Studie im Fachmagazin "Scientific Reports". Das Messverfahren, HVSR genannt, registriert Vibrationen und Mikrobeben und kann feststellen, mit welchen Frequenzen Gebäude im Vergleich zu ihrer Umgebung schwingen.
Das Ergebnis: Die Pyramide weist insgesamt Grundfrequenzen von 2,0 bis 2,6 Hertz auf, schreiben die Forschenden: "Das bedeutet, dass die dynamischen Eigenschaften der untersuchten Struktur homogen sind." Solche einheitlichen Frequenzen steigern demnach die Festigkeit eines Gebäudes. Davon abgesehen stellte das Team bei der durchschnittlichen Frequenz einen großen Unterschied zwischen der Pyramide und ihrer Umgebung fest: Dort liegt die Frequenz nur bei 0,6 Hertz. Der Unterschied verhindere eine Resonanzverstärkung durch Boden-Struktur-Wechselwirkungen, also sich überlagernden Schwingungen im Falle eines Erdbebens. ElGabry und seine Kollegen sehen darin einen "Schlüsselmechanismus zum Schutz des Monuments bei seismischer Aktivität".
Denn bei Erdbeben überlagern sich seismische Raum- und Oberflächenwellen. Diese als Interferenz bezeichnete Überlagerung führt dazu, dass sich Wellen entweder gegenseitig verstärken oder abschwächen. Bei Bauwerken wird es gefährlich, wenn die Frequenz der Welle mit der Eigenfrequenz des Gebäudes übereinstimmt. Genau das ist bei der Cheops-Pyramide eben nicht der Fall.
Auch die Messungen im Inneren der Pyramide zeigen Auffälligkeiten: Die seismische Verstärkung – die Schwingung des Grundgesteins – nimmt mit zunehmender Höhe zu, allerdings nur bis zu einer Höhe von knapp 50 Metern. Hier befindet sich in der Mitte der Pyramide die Königskammer mit Cheops Sarkophag. Darüber legten die Baumeister im Alten Ägypten Entlastungskammern an. Sie reduzieren die Resonanzverstärkung deutlich. Die baulichen Maßnahmen verringern demnach die Belastung auf die Königskammer – und tragen dazu bei, dass sie nicht einstürzt.
"Die Pyramide zeichnet sich durch bestimmte geometrische Aspekte und Merkmale aus bautechnischer Sicht aus, die sie zu einer der erdbebensichersten Konstruktionen überhaupt machen", schließen die Wissenschaftler in der Studie. Sie gehen davon aus, dass auch künftige Erdbeben nur begrenzte Schäden an der Pyramide verursachen würden.
Eine Frage bleibt aber offen: Haben die altägyptischen Baumeister um 2590 v. Chr. das Grabmal für ihren Pharao gezielt erdbebensicher errichtet? Oder ist die Stabilität der Pyramide einfach ein Nebeneffekt der Bauweise? Darauf haben auch ElGabry und sein Team keine Antwort. In jedem Fall zeigt die Untersuchung einmal mehr, wie komplex Bauwerke bereits vor mehreren tausend Jahren errichtet wurden – völlig ohne Eisenwerkzeuge.
