Polarlichter können im gesamten Sonnensystem eine gemeinsame Ursache haben

„Diese Prozesse sind ein universeller Mechanismus für die Entstehung von Polarlichtern.“

Die Art und Weise, wie sich die strahlenden Farben am Himmel, die als Polarlichter bekannt sind, auf der Erde bilden, könnte nach neuen Erkenntnissen von Merkur die Entstehung dieser Lichter im gesamten Sonnensystem beeinflussen.

Auf der Erde entstehen Polarlichter – auch als Nord- und Südlicht bekannt –, wenn Ströme schneller Teilchen von der Sonne, zusammenfassend als Sonnenwind bezeichnet, in die Magnetosphäre unserer Welt einschlagen, die Hülle aus elektrisch geladenen Teilchen, die vom Magneten des Planeten eingefangen werden Feld.

Merkur, der kleinste und masseärmste Planet des Sonnensystems, besitzt ebenfalls eine Magnetosphäre. Allerdings ist seine Magnetosphäre typischerweise nur etwa 5 % so groß wie die der Erde. Dies liegt daran, dass das Magnetfeld von Merkur weniger als 1 % so stark ist wie das unseres Planeten, sagte Sae Aizawa, Planetenwissenschaftlerin und Weltraumplasmaphysikerin am Institut für Astrophysik und Planetologieforschung in Toulouse, Frankreich, gegenüber Space.com.

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Die Magnetosphäre eines Planeten fungiert oft als Barriere für den Sonnenwindfluss, genauso wie ein Felsbrocken in einem Bach als Hindernis für fließendes Wasser dient. Frühere Untersuchungen ergaben jedoch, dass je nachdem, wie Erde und Merkur in Bezug auf das interplanetare Magnetfeld der Sonne ausgerichtet sind, die Magnetosphären dieser beiden Planeten regelmäßig für den Sonnenwind geöffnet werden.

Auf der Erde treibt der Eintritt des Sonnenwinds in die Magnetosphäre die Bewegung von Elektronen und anderen elektrisch geladenen Teilchen an. An den Polen fließen diese elektrischen Ströme in die Atmosphäre des Planeten, rasen entlang der magnetischen Feldlinien der Erde und treffen auf Moleküle in der oberen Atmosphäre, wodurch Polarlichter erzeugt werden.

Frühere Forschungen entdeckten sehr energiereiche Elektronen und Röntgenstrahlen von Merkur. Allerdings fehlten diesen Studien die Werkzeuge, um die relativ niederenergetischen Elektronen zu überwachen, die normalerweise Polarlichter antreiben.

Jetzt haben Aizawa und ihre Kollegen Beweise dafür gefunden, dass Polarlichter auf Merkur denselben Ursprung haben wie auf der Erde. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass „diese Prozesse ein universeller Mechanismus für die Entstehung von Polarlichtern sind“, sagte Aizawa.

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In der neuen Studie analysierten die Wissenschaftler Daten der BepiColombo-Mission, einer gemeinsamen Anstrengung der Europäischen Weltraumorganisation und der Japan Aerospace Exploration Agency zur Erforschung von Merkur. BepiColombo wurde 2018 gestartet und absolvierte 2021 seinen ersten von sechs Vorbeiflügen am Merkur. Ab 2025 soll es den Merkur umkreisen. Damit ist es die erste Mission zu einem anderen Planeten, die aus zwei Satelliten besteht.

BepiColombo fand heraus, dass relativ niederenergetische Elektronen in der Magnetosphäre des Merkur in den Morgendämmerungsbereichen des Planeten beschleunigt werden und dann in magnetische Feldlinien auf der Nachtseite der Welt gepumpt werden können. Da Merkur im Vergleich zur Erdatmosphäre eine unglaublich dünne Atmosphäre hat, treffen diese Elektronen nicht auf die Luft, sondern prallen auf die Merkuroberfläche und erzeugen Röntgenpolarlichter.

Obwohl sich die Planeten des Sonnensystems in vielerlei Hinsicht voneinander unterscheiden, beispielsweise in der Stärke ihrer Magnetfelder und der Zusammensetzung ihrer Atmosphären, scheint die Art und Weise, wie Elektronen an Planeten beschleunigt werden können, um Polarlichter zu erzeugen, insgesamt universell diese Welten, sagte Aizawa.

Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse heute (18. Juli) online in der Zeitschrift Nature Communications detailliert beschrieben.

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Charles Q. Choi ist Autor für Space.com und Live Science. Er deckt alles ab, was mit menschlichen Ursprüngen und Astronomie zu tun hat, aber auch mit Physik, Tieren und allgemeinen wissenschaftlichen Themen. Charles hat einen Master of Arts der University of Missouri-Columbia, School of Journalism und einen Bachelor of Arts der University of South Florida. Charles hat jeden Kontinent der Erde besucht, ranzigen Yakbuttertee in Lhasa getrunken, mit Seelöwen auf den Galapagosinseln geschnorchelt und sogar einen Eisberg in der Antarktis bestiegen. Besuchen Sie ihn unter http://www.sciwriter.us

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