Elektronenteilchen fliegen von der Polarregion des Saturn weg. Bildnachweis: Universität zu Köln. klicken um zu vergrößern
Polarlichter auf der Erde entstehen, wenn der Sonnenwind mit dem Magnetfeld unseres Planeten interagiert; Elektronen werden nach unten in die Atmosphäre beschleunigt und wir sehen die hübschen Lichter am Himmel. Auf Saturn; Dieser Vorgang läuft jedoch auch umgekehrt ab. Die meisten Elektronen werden nach unten beschleunigt, andere bewegen sich jedoch in die entgegengesetzte Richtung, weg vom Planeten.
Polarlichter sind faszinierend anzusehen auf der Erde. Auf anderen Planeten können sie auch spektakulär sein. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Katlenberg bei Lindau haben jetzt die Polarregion des Saturn mit dem Teilchenspektrometer MIMI auf der Raumsonde Cassini beobachtet. Sie entdeckten, dass Elektronen nicht nur auf den Planeten zu, sondern auch von ihm weg beschleunigt wurden (Nature, 9. Februar 2006).
Wir können Polarlichter auf der Erde sehen, wenn Elektronen über der Atmosphäre nach unten beschleunigt werden. Sie leuchten auf, wenn sie die obere Atmosphäre treffen. Vor einigen Jahren entdeckten Forscher, dass auch Elektronen innerhalb der Polarregion von der Erde weg – also „rückwärts“ – beschleunigt werden können. Diese antiplanetaren Elektronen bringen den Himmel nicht zum Leuchten, und Wissenschaftler haben sich darüber Gedanken gemacht, wie sie entstehen.
Unklar war bisher auch, ob antiplanetare Elektronen nur auf der Erde vorkommen. Ein internationales Team um Joachim Saur von der Universität zu Köln hat nun auf dem Saturn Elektronen gefunden, die „rückwärts“ – also in antiplanetare Richtung – beschleunigt werden. Diese Partikel wurden mit „Magnetospheric Imaging Instruments“ (MIMI) auf der NASA-Raumsonde Cassini gemessen. Einer dieser Sensoren, das „Low Energy Magnetospheric Measurement System“ (LEMMS), wurde von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung entwickelt und gebaut.
Die Rotation der Raumsonde half den Forschern dabei, Richtung, Anzahl und Stärke der Elektronenstrahlen zu bestimmen. Sie verglichen diese Ergebnisse mit Aufnahmen der Polarregion und einem globalen Modell des Saturn-Magnetfelds. Es stellte sich heraus, dass der Bereich des Polarlichts sehr gut mit dem tiefsten Punkt der magnetischen Feldlinien übereinstimmte, in denen Elektronenstrahlen gemessen wurden.
Da der Elektronenstrahl stark fokussiert ist (mit einem Strahlwinkel von weniger als 10 Grad), konnten die Wissenschaftler feststellen, wo seine Quelle liegt: irgendwo oberhalb der Polarregion, aber innerhalb einer Entfernung von maximal fünf Radien vom Saturn. Da die auf Erde, Jupiter und Saturn gemessenen Elektronenstrahlen so ähnlich sind, scheint es, dass der Entstehung von Polarlichtern ein grundlegender Prozess zugrunde liegt.
Bei diesen Messungen arbeiteten Norbert Krupp und seine Kollegen Andreas Lagg und 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 in Baltimore zusammen . US-Wissenschaftler unter der Leitung von Tom Krimigis sind für den Service und die Koordination des Instruments auf der Raumsonde Cassini verantwortlich.
Originalquelle: Max-Planck-Gesellschaft
