Ein Phänomen, das auf dem Mars für unmöglich gehalten wurde, presst seine Atmosphäre zusammen wie man eine Zahnpastatube ausdrückt. Der als Zwan-Wolf-Effekt bekannte Effekt war auf der Erde bekannt, wurde aber nie anderswo beobachtet. Wissenschaftler hielten ihn auf dem Mars für unmöglich, da dieser kein globales Magnetfeld besitzt. Doch die Daten einer NASA-Sonde zeigen das Gegenteil.
Dieses Ergebnis stammt aus der Analyse von Ereignissen im Dezember 2023. Ein gewaltiger koronaler Massenauswurf (CME) traf den Mars und störte seine obere Atmosphäre. Die Untersuchung der Daten der Sonde MAVEN, die seit 2014 den Planeten umkreist, ermöglichte es Forschern, seltsame Schwankungen zu erkennen. Diese 'Wiggles' entsprachen perfekt der Signatur des Zwan-Wolf-Effekts, der das Plasma entlang magnetischer Strukturen einfängt und komprimiert.
Bild: Goddard Space Flight Center der NASA Auf der Erde tritt dieses Phänomen in Dutzenden von Kilometern Höhe in der Magnetosphäre auf. Auf dem Mars hingegen findet es viel tiefer statt, in der Ionosphäre, in etwa 200 Kilometern Höhe. Diese Region ist mit ionisiertem Gas oder Plasma gefüllt. Der Effekt wird wahrscheinlich an der Grenze ausgelöst, an der der Sonnenwind auf dieses ionosphärische Plasma trifft. Wissenschaftler schätzen, dass es ständig auftreten könnte, aber nur die Heftigkeit des Sonnenausbruchs hat es sichtbar gemacht.
Diese Entdeckung verändert unser Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Sonne und Mars. Diese Mechanismen zu kennen ist entscheidend für zukünftige bemannte Missionen. Die Ionosphäre beeinflusst nämlich die Kommunikation, die Satellitenumlaufbahnen und die Strahlungsbelastung am Boden. Zu verstehen, wie das Weltraumwetter auf den Roten Planeten wirkt, ermöglicht es, die Ausrüstung und die Astronauten, die sich eines Tages dorthin wagen, besser zu schützen.
Die Forscher glauben, dass der Zwan-Wolf-Effekt auch auf anderen Welten existieren könnte. Venus, deren Atmosphäre sehr dicht ist, oder Titan, der große Saturnmond, sind gute Kandidaten. Diese Welten besitzen ebenfalls kein globales Magnetfeld, aber ihre Ionosphäre könnte ähnliche Strukturen aufweisen. Zukünftige Beobachtungen, die diese Hypothese bestätigen, würden unsere Sicht auf die Weltraummeteorologie im Sonnensystem weiter erweitern.
Der Sonnenwind und koronale Massenauswürfe (CME)
Unsere Sonne emittiert ständig einen Strom geladener Teilchen, den Sonnenwind. Dieser Fluss, obwohl schwach, weht durch das gesamte Sonnensystem.
Manchmal schleudert ein Sonnenausbruch oder ein koronaler Massenauswurf (CME) plötzlich eine riesige Blase aus Plasma und Magnetfeld heraus. Diese CMEs sind viel stärker als der normale Sonnenwind. Wenn sie einen Planeten treffen, können sie seine Atmosphäre zusammendrücken, seine Kommunikation stören und sogar die Strahlungswerte erhöhen.
Auf dem Mars, der keinen globalen magnetischen Schild besitzt, haben diese Sonnenstürme direkte Auswirkungen auf die obere Atmosphäre. Der besonders starke CME vom Dezember 2023 ermöglichte es, ein bisher unsichtbares Phänomen zu enthüllen.
Die Mars-Ionosphäre
Die Ionosphäre ist die obere Schicht der Atmosphäre eines Planeten, wo die ultravioletten Strahlen der Sonne Elektronen von Atomen abtrennen und ein Plasma aus geladenen Teilchen erzeugen. Auf dem Mars erstreckt sich diese Region von etwa 100 bis 300 Kilometern Höhe.
Im Gegensatz zur Erde besitzt der Mars kein globales Magnetfeld aus seinem Kern. Das macht seine Ionosphäre sehr anfällig für den Sonnenwind, der sie zusammendrücken oder erodieren kann. In dieser Zone wurde der Zwan-Wolf-Effekt entdeckt.
Sein Verhalten zu verstehen ist entscheidend für zukünftige Missionen, da die Ionosphäre die Funksignale beeinflusst und Störungen mit Orbitalfahrzeugen verursachen kann.
Quelle: Nature Communications