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ERDMAGNETFELD
Jupiter hilft bei Erforschung
Redaktion / Pressenotiz des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung
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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.

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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Magnetstürme auf der Erde und auf Jupiter. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
CLUSTER: Fünf Jahre dem Schutzschild der Erde auf der Spur - 19. Juli 2005
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Links im WWW
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung
Cluster, Seite der ESA
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