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Polarlichter schießen Elektronen ins All
Redaktion / MPG
astronews.com
17. Februar 2006
Polarlichter sind ein faszinierendes Naturschauspiel, das
sich auch auf anderen Planeten beobachten lässt. So untersuchten deutsche
Wissenschaftler jetzt mit dem Teilchenspektrometer MIMI an Bord der Raumsonde
Cassini die
Polarlichtregion des Saturn. Dabei fanden sie heraus, dass hier
Elektronen nicht nur zum Planeten hin, sondern auch von ihm weg beschleunigt
werden.
Mit
dem Instrument MIMI an Bord der Raumsonde Cassini haben Forscher
Elektronenstrahlen gemessen, die in die "verkehrte" Richtung
fliegen: Sie werden in der Polarlichtregion des Saturn von dem
Planeten weg beschleunigt. Bild: Universität zu Köln / Joachim Saur [Großansicht] |
Irdische Polarlichter entstehen, wenn Elektronen oberhalb der Atmosphäre zur
Erde hin beschleunigt werden. Treffen diese Elektronen auf die hohe
Erdatmosphäre, wird diese zum Leuchten angeregt. Vor einigen Jahren entdeckten
Forscher, dass Elektronen innerhalb der Polarlichtregion auch in die "verkehrte"
Richtung, also von der Erde weg, beschleunigt werden. Diese anti-planetaren
Elektronen bringen die Atmosphäre jedoch nicht zum Leuchten, und über deren
Entstehung rätseln die Wissenschaftlern immer noch.
Unklar war bisher auch, ob die anti-planetaren Elektronen nur auf der Erde
vorkommen. Ein internationales Team unter der Leitung von Joachim Saur
(Universität zu Köln) hat jetzt auf dem Saturn Elektronen entdeckt, die aus der
Polarlichtregion des Planeten in die "verkehrte" Richtung, also anti-planetar,
beschleunigt werden.
Diese Teilchen wurden mit Hilfe des Magnetospheric Imaging
Instruments (MIMI) an Bord der NASA-Raumsonde Cassini gemessen. Einen
Sensor dieses Instruments (das Low Energy Magnetospheric Measurement System, kurz LEMMS)
haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung
entwickelt und gebaut.
Für ihre Messungen nutzten die Forscher die Rotation der Raumsonde und des
Sensors, um Richtung, Anzahl und Stärke der Elektronenstrahlen zu bestimmen.
Dann verglichen sie die Ergebnisse mit Aufnahmen der Polarlichtregion und
stellten sie einem globalen Modell des Saturn-Magnetfelds gegenüber. Dabei
stellte sich heraus, dass die Fußpunkte der magnetischen Feldlinien, auf denen
die Elektronenstrahlen gemessen wurden, erstaunlich gut mit der Polarlichtregion
übereinstimmen.
Aus der starken Bündelung des Elektronenstrahls (Öffnungswinkel kleiner als 10
Grad) schlossen die Wissenschaftler auf die Quelle der Strahlen: Sie muss sich
oberhalb der Polarlichtregion, aber innerhalb eines Abstands von maximal fünf
Saturnradien befinden. Die Ähnlichkeit der gemessenen Strahlen bei den Planeten
Erde, Jupiter und jetzt auch Saturn lässt vermuten, dass es sich hierbei um
einen fundamentalen Prozess bei der Entstehung von Polarlichtern handelt.
Bei ihren Messungen arbeiteten Norbert Krupp und seine Kollegen Andreas Lagg
sowie Elias Roussos vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung eng mit
Wissenschaftlern des Instituts für Geophysik und Meteorologie der Universität zu
Köln und des Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University (USA)
zusammen. Die amerikanischen Forscher unter Leitung von Tom Krimigis sind für
die Bedienung und die Koordination des Instrumentes auf der Raumsonde Cassini
verantwortlich. Die Forscher veröffentlichten ihre Arbeit in der letztwöchigen
Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature.
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