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Das Geheimnis der hellen Polarlichter
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Köln
astronews.com
12. Juli 2019
Jupiter ist nicht nur der größte Planet im Sonnensystem,
sondern verfügt auch über die hellsten bekannten Polarlichter. Daten der
NASA-Sonde Juno lieferten nun neue Erkenntnisse darüber, wie dieses
faszinierende Leuchten in der Atmosphäre des Gasriesen entsteht. Eine
entscheidende Rolle dabei spielt offenbar dessen vulkanischer Mond Io.
Polarlichter auf Jupiter. Das Bild ist eine
Kombination von Hubble-Beobachtungen im Optischen und
im Ultravioletten aus den Jahren 2014 bzw. 2016.
Bild: NASA, ESA [Großansicht] |
Jupiter, der größte Planet des Sonnensystems, besitzt die hellsten
Polarlichter mit einer Strahlungsleistung von 100 Terawatt (100.000.000.000
Kilowatt = Hundert Milliarden KW). Man bräuchte 100.000 irdische Kraftwerke, um
dieses Leuchten zu erzeugen. Die Polarlichter manifestieren sich ähnlich wie bei
der Erde in zwei riesigen ovalen Ringen um die Pole. Die Polarlichter werden
angetrieben durch ein gigantisches elektrisches Stromsystem, das die
Polarlichtregion mit der Jupitermagnetosphäre verbindet.
Die Magnetosphäre ist die Region um einen Planeten, die von dessen Magnetfeld
beeinflusst wird. Die elektrischen Ströme verlaufen größtenteils entlang
Jupiters Magnetfeldlinen, welche auch als Birkelandströme oder englisch "Birkeland
currents" bezeichnet werden.
Die NASA-Raumsonde Juno befindet sich seit Juli 2017 in einem
polaren Orbit um Jupiter mit dem Ziel, das Innere und die Polarlichter von
Jupiter besser zu verstehen. Mithilfe von Juno-Daten konnte nun zum
ersten Mal das zu den Polarlichtern gehörige elektrische Gleichstromsystem
bestimmt werden. Dazu wurde die Magnetfeldumgebung von Jupiter hoch genau
vermessen, um die elektrischen Ströme abzuleiten. Der Gesamtstrom beläuft sich
auf ungefähr 50 Million Ampere.
Dieser Wert liegt allerdings deutlich unter den im Vorfeld theoretisch
erwarteten Werten. Der Grund für diese Abweichung sind kleinräumige, turbulente
Wechselströme (im Fachjargon Alfven-Wellen-Ströme genannt), die bisher wenig
beachtet wurden. "Diese Beobachtungen in Kombination mit anderen Messungen der
Juno-Raumsonde zeigen, dass die Wechselströme für die Erzeugung der
Polarlichter von Jupiter eine deutlich größere Rolle als das Gleichstromsystem
spielen", erläutert Joachim Saur, vom Institut für Geophysik und Meteorologie
der Universität zu Köln. Saur war an den jetzt vorgelegten Studie beteiligt und
forscht schon seit ungefähr 15 Jahren über turbulente Wechselströme.
Jupiters Polarlichter unterscheiden sich daher auch von denen der Erde, die
im Wesentlichen durch Gleichströme erzeugt werden. Die irdischen Polarlichter
leuchten ungefähr tausendmal schwächer, da die Erde kleiner ist als Jupiter, ein
schwächeres Magnetfeld besitzt und zudem langsamer rotiert. "Jupiters
Stromsysteme werden durch die enormen Fliehkräfte in Jupiters schnell
rotierender Magnetosphäre getrieben", erklärt Saur. Der vulkanisch aktive
Jupitermond Io produziert eine Tonne Schwefeldioxidgas pro Sekunde, welches
ionisiert in Jupiters Magnetosphäre gelangt. "Wegen Jupiters schneller Rotation
– ein Tag auf Jupiter dauert nur zehn Stunden – wird das Gas gegen Jupiters
Magnetfeld durch die Fliehkräfte von Jupiter wegbewegt, wodurch die elektrischen
Ströme induziert werden", sagt der Geophysiker.
Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler in einem Fachartikel, der
jetzt in Nature Astronomy erschienen ist.
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