Japans Arase-Raumschiff (früher ERG genannt) beobachtete Chorwellen und gestreute Elektronen in der Erdmagnetosphäre, dem Ursprung der Pulsationsauroren. Die gestreuten Elektronen fielen in die Atmosphäre aus, was zu einer Auroralbeleuchtung führte.
(Bild: © ERG Science Team)
Die Ursprünge intensiver flackernder Lichtanzeigen hoch oben in der Erdatmosphäre werden nun nach einer jahrzehntelangen Jagd aufgedeckt, so eine neue Studie.
Ähnliche Auroren können laut den Wissenschaftlern hinter der neuen Forschung hoch über Jupiter und Saturn auftreten.
Die dramatischen Lichtshows, die als Nord- und Südlichter bekannt sind und auch Auroren genannt werden, sind von Natur aus so unterschiedlich wie die Farben, die sie am Himmel zeigen. Die bekannteste Art, bekannt als diskrete Auroren, ist bekannt für schimmernde Bänder und Farbstreamer. Im Gegensatz dazu sind pulsierende Auroren riesige blinkende Lichtflecken. [Aurora Guide: Wie das Nordlicht funktioniert (Infografik)]
Auroren entstehen, wenn Ströme von Hochgeschwindigkeitsteilchen der Sonne - zusammen als Sonnenwind bekannt - in die Erdmagnetosphäre schlagen, die Hülle aus elektrisch geladenen Teilchen, die vom Magnetfeld des Planeten eingefangen werden. Während diskrete Auroren einige tausend Meilen über der Erdoberfläche entstehen, entstehen pulsierende Auroren etwa zehnmal weiter entfernt.
Frühere Untersuchungen deuteten darauf hin, dass pulsierende Auroren durch elektromagnetische Schwankungen ausgelöst wurden, die als Choruswellen bekannt sind und in der Magnetosphäre am Äquator auftreten. Die Idee war, dass Chorwellen Elektronen in der Magnetosphäre senden, die entlang der Magnetfeldlinien des Planeten in Richtung des Oberlaufs der Erdatmosphäre rasen und Licht erzeugen, wenn sie mit Luftmolekülen kollidieren.
Jahrzehntelang konnten Wissenschaftler jedoch keine ausreichend sensiblen boden- und weltraumgestützten Beobachtungen sammeln, um sich zur richtigen Zeit und am richtigen Ort auszurichten, um dieses Modell zu beweisen. Jetzt haben Forscher endlich direkte Beweise für die Ereigniskette hinter pulsierenden Auroren gesammelt.
Die Wissenschaftler analysierten Daten des Arase-Raumfahrzeugs, das Ende 2016 von der Japan Aerospace Exploration Agency gestartet wurde. Dieser Satellit konnte sowohl Chorwellen erfassen als auch deren Auswirkungen auf magnetosphärische Elektronen in einem engen Fenster um eine Magnetfeldlinie untersuchen.
Die Forscher stellten auch fest, wo die Magnetfeldlinie, die das Arase-Raumschiff untersuchte, Kontakt mit der Erde hatte. Sie suchten nach pulsierenden Auroren, die der durch Chorwellen ausgelösten Elektronenaktivität entsprechen.
Die Wissenschaftler identifizierten 2017 in Zentralkanada eine Aurora, die offenbar von magnetosphärischen Elektronen erzeugt wurde, die von Chorwellen gestreut wurden.
"Beobachtungsergebnisse sind normalerweise sehr komplex, und Tests theoretischer Vorhersagen führen häufig zu mehrdeutigen Ergebnissen, was hier nicht der Fall war", sagte der Studienleiter Satoshi Kasahara, ein Weltraum- und Planetenphysiker an der Universität von Tokio.
Die Forscher stellten fest, dass ähnliche Aktivitäten in den Auroren von Jupiter und Saturn auftreten können, wo frühere Arbeiten Chorwellen entdeckten. "Die Bewerbung für andere Planeten wäre aufregend", sagte Kasahara gegenüber Space.com.
Die Forscher haben ihre Ergebnisse heute (14. Februar) online in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
