Jupiter hilft bei Erforschung
Redaktion
/ Pressenotiz des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung astronews.com
12. Dezember 2008
Die Magnetosphäre schützt die Erde wie ein Schild. Bei einem
Magnetsturm wird dieser Schild jedoch grundlegend verändert: Der Sturm
schleudert Teilchen innerhalb weniger Minuten in Richtung Oberfläche. Auf diese
Weise entstehen nicht nur die Polarlichter, auch die Kommunikation mit
Satelliten kann empfindlich gestört werden. Um die irdischen Magnetstürme besser
zu verstehen, blickten die Forscher zum Jupiter.
Innerhalb der Magnetosphäre des Jupiter befinden
sich die Umlaufbahnen mehrerer Monde, darunter
auch die des Mondes Io.
Bild: MPS |
Die Magnetosphäre schützt Planeten wie Merkur, Erde oder Jupiter, die ein
inneres Magnetfeld besitzen, wie ein Schild. Bei einem Magnetsturm wird dieser
Schild jedoch grundlegend verändert: Auf der Erde etwa schleudert der Sturm
Teilchen, die sich mehrere zehntausend Kilometer über der Nachtseite des
Planeten befinden, innerhalb weniger Minuten in Richtung Oberfläche. Auf diese
Weise entstehen nicht nur die bunten Polarlichter. Die Magnetstürme wirken sich
auch auf einen großen Teil der Erdumgebung aus, wo sie etwa den Empfang von
GPS-Signalen und die Kommunikation mit Satelliten stören. Trotz jahrzehntelanger
Forschung sind viele Aspekte dieses Phänomens noch immer unklar.
Einer dieser Aspekte ist die Frage, wie häufig Magnetstürme auftreten. Auf
der Erde kommen die Stürme nicht nur vereinzelt vor, sondern auch als
quasi-periodische Abfolge. Sie wiederholen sich dann etwa alle zwei bis drei
Stunden, wie ein Instrument an Bord der Cluster-Sonden der ESA
nachweisen konnte. Die interessanteste Frage dabei ist nicht nur, wie lange ein
Magnetsturm anhält. Vielmehr geht es auch darum, ob Vorgänge in der
Magnetosphäre oder in der Sonne die Stürme auslösen und antreiben.
Bisherige Studien verwendeten Daten, die in der Umgebung der Erde aufgenommen
wurden. Sie konnten diese Frage jedoch nicht beantworten. Elena Kronberg vom
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung hat jetzt mit einem neuen Ansatz
versucht, das Problem zu lösen. Ihre Ausgangsfrage war: Können wir etwas von
anderen Planeten lernen?
Auf der Erde nimmt der Protonenfluss bei einem periodischen Magnetsturm
langsam ab, um dann innerhalb kurzer Zeit wieder anzusteigen. Ein ähnliches
Verhalten beobachten Wissenschaftler auf dem Jupiter. Allerdings wiederholt sich
dieses Muster dort nicht wie auf der Erde alle zwei bis drei Stunden, sondern
alle zwei bis drei Tage. Einer der Gründe dafür ist, dass der Jupiter wegen
seines stärkeren inneren Magnetfeldes eine größere Magnetosphäre aufweist.
Das Auswerten von Daten mehrerer Missionen (Cluster, Geotail,
LANL, Galileo) hat jetzt gezeigt, dass sich auf dem Jupiter
und auf der Erde das Magnetfeld während eines Zyklus ähnlich entwickelt: Es gibt
die Wachstums-, die Ausdehnungs- und die Erholungsphase. In einer
Veröffentlichung von 2007 berichten Kronberg und ihre Koautoren, dass es einen
Zusammenhang zwischen den periodischen Magnetstürmen auf dem Jupiter und einem
konstanten Freisetzen von Materie vom Jupitermond Io gibt. Der Antrieb für die
Stürme liegt also innerhalb der Jupiter-Magnetosphäre.
"Der Vergleich der periodischen Magnetstürme auf der Erde und dem Jupiter
zeigt sehr auffällige Ähnlichkeiten", berichtet Kronberg in ihrer neueren
Veröffentlichung vom April 2008 im Journal of Geophysical Research.
Kronberg und ihre Koautoren schlagen darin vor, dass sich unter bestimmten
Bedingungen zusätzliches Plasma aus der Plasmasphäre in der Magnetosphäre
anreichert und so die periodischen Magnetstürme auf der Erde antreibt.
"Die Cluster-Mission und die fast 900 wissenschaftlichen
Veröffentlichungen, die als Folge entstanden sind, haben unser Verständnis der
verschiedenen physikalischen Prozesse in der Erdatmosphäre deutlich erweitert.
Dadurch verstehen wir auch Daten, die in der Umgebung anderer Planeten im
Sonnensystem gesammelt wurden, besser. Doch dieses Feedback vom Jupiter zu
bekommen, freut uns besonders", sagt Philippe Escoubet, Cluster-Projektwissenschaftler
bei der europäischen Weltraumagentur ESA.
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