Globale Erwärmung verursacht durch Satelliten und Weltraummüll

Dieser Artikel wurde ursprünglich in The Conversation veröffentlicht. Die Veröffentlichung trug den Artikel zu ProfoundSpace.org Expert Voices: Op-Ed & Insights bei.

Ein Aurora aus erster Hand zu erleben, ist eine wahrhaft ehrfurchtgebietende Erfahrung. Die natürliche Schönheit der Nord- oder Südlichter fängt die öffentliche Vorstellung ein wie kein anderer Aspekt des Weltraumwetters. Aber Auroras sind nicht einzigartig für die Erde und können auf mehreren anderen Planeten in unserem Sonnensystem gesehen werden.

Ein Aurora ist das eindrucksvolle Endergebnis einer Reihe von Ereignissen, die an der Sonne beginnen. Die Sonne strahlt ständig einen Strom geladener Teilchen aus, bekannt als der Sonnenwind in die Tiefen des Sonnensystems. Wenn diese Teilchen einen Planeten wie die Erde erreichen, interagieren sie mit dem sie umgebenden Magnetfeld (der Magnetosphäre), wodurch das Feld in Tropfenform komprimiert wird und Energie auf es übertragen wird.

Aufgrund der Art und Weise, wie sich die Linien eines Magnetfeldes verändern können, können die geladenen Teilchen innerhalb der Magnetosphäre in die obere Atmosphäre beschleunigt werden. Hier kollidieren sie mit Molekülen wie Stickstoff und Sauerstoff und geben dabei Energie in Form von Licht ab. Dies erzeugt ein Farbband, das in der Nähe des magnetischen Nord- und Südpols des Planeten zu sehen ist - das ist die Aurora.

Gasriese Auroras

Mit Messungen von Raumfahrzeugen wie Cassini oder Bildern von Teleskopen wie dem Hubble Space Telescope konnten Weltraumphysiker nachweisen, dass einige unserer nächsten Nachbarn ihre eigenen Polarlichter haben. Wissenschaftler tun dies, indem sie die von den Planeten empfangene elektromagnetische Strahlung untersuchen, und bestimmte Wellenlängenemissionen sind gute Indikatoren für die Anwesenheit von Polarlichtern.

Jeder der Gasgiganten (Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun) hat ein starkes Magnetfeld, eine dichte Atmosphäre und damit eine eigene Aurora. Die genaue Natur dieser Polarlichter unterscheidet sich geringfügig von denen der Erde, da ihre Atmosphären und Magnetosphären unterschiedlich sind. Die Farben hängen zum Beispiel von den Gasen in der Atmosphäre des Planeten ab. Aber die Grundidee hinter den Auroras ist dieselbe.

Zum Beispiel beeinflussen mehrere Jupitermonde, einschließlich Io, Ganymed und Europa, die vom Sonnenwind erzeugte blaue Polarlicht. Io, das nur ein wenig größer ist als unser eigener Mond, ist vulkanisch und spuckt große Mengen geladener Teilchen in die Jupiter-Magnetosphäre aus, die große elektrische Ströme und helle ultraviolette (UV) Polarlichter erzeugen.

Bei Saturn liegen die stärksten Auroras im UV- und Infrarotbereich des Farbspektrums und sind somit für das menschliche Auge nicht sichtbar. Aber auch schwächere (und seltener) pinke und violette Auroras wurden entdeckt.

Merkur hat auch eine Magnetosphäre und wir könnten Aurora auch dort erwarten. Unglücklicherweise ist Merkur zu klein und zu nah an der Sonne, um eine Atmosphäre zu erhalten, was bedeutet, dass der Planet keine Moleküle hat, die der Sonnenwind anregen könnte, und das bedeutet keine Auroras.

Die unerwarteten Auroras

Auf der Venus und dem Mars ist die Geschichte anders. Während keiner dieser Planeten ein großräumiges Magnetfeld hat, haben beide eine Atmosphäre. Wenn der Sonnenwind mit der Ionosphäre der Venus (der Schicht der Atmosphäre mit den geladensten Teilchen) in Wechselwirkung tritt, erzeugt oder induziert er tatsächlich ein Magnetfeld. Mithilfe von Daten der Raumsonde Venus Express fanden Wissenschaftler heraus, dass sich dieses Magnetfeld von der Sonne weg erstreckt, um ein "Magnetotail" zu bilden, das beschleunigte Teilchen in die Atmosphäre umlenkt und einen Polarlichter bildet.

Mars-Atmosphäre ist zu dünn für einen ähnlichen Prozess, aber es hat immer noch Aurora durch lokalisierte Magnetfelder in der Planetenkruste eingebettet. Dies sind die Überreste eines viel größeren globalen Magnetfelds, das mit der Abkühlung des Planetenkerns verschwand. Die Wechselwirkung zwischen dem Sonnenwind und der Marsatmosphäre erzeugt "diskrete" Auroras, die auf die Regionen des Krustenfeldes beschränkt sind.

Eine kürzliche Entdeckung der MAVEN-Mission hat gezeigt, dass der Mars auch viel größere Polarlichter auf der nördlichen Hemisphäre und wahrscheinlich auch auf dem ganzen Planeten hat. Diese "diffuse" Polarlichter sind das Ergebnis von solaren energetischen Teilchen, die in die Marsatmosphäre regnen, anstatt dass Teilchen aus dem Sonnenwind mit einem Magnetfeld interagieren.

Wenn ein Astronaut auf der Marsoberfläche stehen würde, könnte er immer noch einen Polarlichter sehen, aber er wäre wahrscheinlich eher schwach und blau und anders als auf der Erde nicht notwendigerweise in der Nähe der Pole des Planeten.

Die meisten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems sind zu schwach im Vergleich zu ihrem Elternstern, um zu sehen, ob sie Polarlichter haben. Aber Wissenschaftler entdeckten kürzlich einen braunen Zwerg (ein Objekt, das größer ist als ein Planet, aber nicht groß genug, um wie ein Stern zu brennen) 18 Lichtjahre von der Erde entfernt, von der angenommen wird, dass sie eine leuchtend rote Aurora hat. Dies eröffnet die Möglichkeit, andere Exoplaneten mit Atmosphären und Magnetfeldern zu entdecken, die ihre eigenen Polarlichter haben.

Solche Entdeckungen sind aufregend und schön, aber sie sind auch wissenschaftlich nützlich. Die Untersuchung von Auroras gibt Wissenschaftlern faszinierende Hinweise auf die magnetische und Teilchenumgebung eines Planeten und könnte unser Verständnis darüber, wie geladene Teilchen und magnetische Felder interagieren, fördern. Dies könnte sogar die Antworten auf andere physikalische Probleme wie die Kernfusion freisetzen.

Nathan Case, Senior Research Associate in Weltraum- und Planetenphysik, Lancaster Universität

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