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JUPITER
Von Chorwellen und Killer-Elektronen
Redaktion / idw / Pressemitteilung des Deutschen GeoForschungsZentrums Potsdam
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8. August 2018

Sie werden Chorwellen genannt, doch trotz des romantischen Namens handelt es sich bei ihnen um elektromagnetische Wellen, die über der Erde Polarlichter verursachen, aber auch Satelliten beschädigen können. Wissenschaftler haben nun nachweisen können, dass es um den Jupitermond Ganymed herum zu einer millionenfachen Verstärkung genau solcher Chorwellen kommt.

Jupiter - Ganymed

Jupiter und sein Mond Ganymed. Bild: NASA/JPL/University of Arizona  [Großansicht]

Wer den elektromagnetischen Wellen lauscht, die die Erde umgeben, kommt sich vor wie an einem knisternden Lagerfeuer am frühen Morgen, wenn die Vögel erwachen. Es prasselt, zischt und zwitschert und zirpt, wenn die Wellen in Töne umgewandelt werden. Darum heißen diese Wellen auch "Chorwellen". Sie verursachen nicht nur Polarlichter, sondern können Elektronen so sehr beschleunigen, dass diese Satelliten beschädigen.

In einer aktuellen Studie beschreiben Forscher nun außergewöhnliche Chorwellen um andere Planeten unseres Sonnensystems. Das Team unter der Leitung von Yuri Shprits vom Deutschen GeoForschungsZentrum und der Universität Potsdam berichtet, dass die Intensität der Chorwellen um Jupiter in der Nähe des Mondes Ganymed um den Faktor eine Million intensiver als der dortige Durchschnitt ist und immerhin noch hundertmal intensiver in der Nähe des Jupitermondes Europa. Die Ergebnisse stammen aus Auswertungen der Daten, die die Raumsonde Galileo zur Erde sendete. "Die Beobachtungen haben uns überrascht und stellen uns auch vor ein Rätsel, wie ein Mond mit einem eigenen Magnetfeld elektromagnetische Wellen dermaßen verstärken kann", sagt Shprits.

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Die auch von der Erde bekannten Chorwellen sind Radiowellen in sehr tiefen Frequenzbereichen. Anders als die Erde mit ihrem eigenen Magnetfeld bewegen sich Ganymed und Europa innerhalb des gigantischen Magnetfeldes von Jupiter. Dieser Umstand spielt nach Ansicht der Autoren eine Schlüsselrolle bei der Wellenverstärkung. Das Jupiter-Magnetfeld ist das stärkste in unserem Sonnensystem und übertrifft das der Erde um den Faktor 20.000.

"Die irdischen Chorwellen sind nicht annähernd so stark wie die um den Jupiter", sagt Professor Richard Horne vom British Antarctic Survey , der ebenfalls an der Studie beteiligt ist. "Selbst wenn nur ein Bruchteil dieser Wellen es schafft, die nähere Umgebung von Ganymed zu verlassen, können sie Elektronen extrem beschleunigen und damit auch für hochenergetische 'Killer-Elektronen' innerhalb des Jupiter-Magnetfeldes sorgen."

Dass der Jupitermond Ganymed ein eigenes Magnetfeld hat, wurde von Margaret Kivelson und ihrem Team von der University of California in Los Angeles entdeckt, die Plasmawellen in seiner Umgebung hat Don Gurnetts Gruppe an der University of Iowa nachgewiesen. Doch bis jetzt war unklar, ob es sich bei den Wellen um Zufallsereignisse handelte oder ob so eine Verstärkung die Regel ist. Zumindest auf der Erde spielen die Chorwellen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von 'Killer-Elektronen', die Satelliten und deren Übertragungstechnik empfindlich stören können.

Die aktuelle Studie wirft die Frage auf, ob das auch im Jupiter-Orbit so sein könnte. Mehr noch: Die Beobachtungen des Gasplaneten erhellen grundlegende Prozesse der Plasmaphysik, die auch für die künftige Energieversorgung wichtig sein könnten. Außerdem erlauben sie Einblicke in die Beschleunigung und den Verlust von Elektronen bei anderen Planeten und darüber hinaus sogar in entfernten Winkeln des Universums. "So kann die Studie uns vielleicht helfen herauszufinden, ob Planeten außerhalb unseres Sonnensystems – die Exoplaneten – eigene Magnetfelder haben", so Shprits. "Unsere Ergebnisse liefern auch wertvolle Beobachtungsdaten, die als Vergleich und Randbedingung für Modellrechnungen zu Magnetfeldverstärkungen herangezogen werden können.“

Über ihre Untersuchungen berichten die Wissenschaftler in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Nature Communications erscheint.

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siehe auch
Juno: Der Polarlichtschweif des Jupitermonds Io - 6. Juli 2018
Jupiter: Geheimnisvolle Polarlichter - 20. März 2008
Jupiter: Neue Details über Polarlichter - 9. März 2001
Hubble: Polarlichter auf Jupiter - 15. Dezember 2000
Links im WWW
Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
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