Juno enthüllt den dunklen Ursprung von Jupiters Ultraviolettauroras

Neue Ergebnisse des Ultraviolet Spectrograph an Bord der NASA-Raumsonde Juno offenbaren erstmals die Geburt von Lichtstürmen in der Dämmerung, die Jupiters Polarlichter einzigartig machen. Diese immensen, kurzlebigen Lichtphänomene treten an beiden Polen Jupiters auf und wurden bisher nur von bodengestützten und erdumkreisenden Observatorien beobachtet, insbesondere dem Weltraumteleskop Hubble. Die Ergebnisse dieser Studie wurden am 16. März 2021 im Journal AGU Advances veröffentlicht.

Diese „Dämmerungsstürme“ wurden zuerst im Jahr 1994 von Hubbles Faint Object Camera registriert und bestehen aus der kurzlebigen aber intensiven Aufhellung und Erweiterung von Jupiters Hauptpolarlichtoval (einem länglichen Vorhang aus Licht, der beide Pole umgibt) in der Nähe der Region, wo die Atmosphäre am frühen Morgen aus der Dunkelheit auftaucht. Vor Juno hatte man Jupiters Ultraviolettaurora nur von der Seite beobachtet, wodurch alles verborgen blieb, was auf der Nachtseite des Planeten geschieht.

„Die Beobachtung der Polarlichter Jupiters von der Erde aus erlaubt nicht, dass man über die Grenze hinweg in die Nachtseite der Jupiterpole blicken kann. Erkundungen von anderen Raumsonden (Voyager, Galileo und Cassini) wurden aus relativ großen Entfernungen durchgeführt, und die Raumsonden flogen nicht über die Pole, deswegen konnten sie das vollständige Bild nicht sehen“, sagte Bertrand Bonfond von der University of Liège in Belgien und Hauptautor der Studie. „Darum sind die Juno-Daten ein echter Wendepunkt, der uns ein besseres Verständnis dessen gibt, was auf der Nachtseite geschieht, wo die Dämmerungsstürme geboren werden.“

Die Forscher stellten fest, dass die Stürme auf der Nachtseite des Gasriesen entstehen. Wenn der Planet rotiert, dreht sich der baldige Dämmerungssturm auf die Tagseite, wo diese komplexen und intensiven hellen Polarlichtformationen sogar noch heller werden und hunderte bis tausende Gigawatt in Form von Ultraviolettlicht in den Weltraum abstrahlen. Der Helligkeitsanstieg spricht dafür, dass die Dämmerungsstürme mindestens zehnmal mehr Energie in Jupiters obere Atmosphäre abgeben als normale Auroras.

„Als wir die gesamte Dämmerungssturmsequenz betrachteten, konnten wir nur erkennen, dass sie einem Typ der irdischen Polarlichter sehr ähnlich ist“, der als ‚Substurm‘ bezeichnet wird“, sagte Zhonghua Yao von der University of Liège, der Co-Autor der Studie.

Substürme resultieren aus kurzen Störungen in der irdischen Magnetosphäre (der Region des Weltraums, der von dem planetaren Magnetfeld kontrolliert wird), welche Energie in die Ionosphäre des Planeten abgeben. Die Ähnlichkeit zwischen den Substürmen auf der Erde und auf Jupiter ist überraschend, weil die Magnetosphären der beiden Planeten völlig verschieden sind. Auf der Erde wird die Magnetosphäre im Grunde genommen durch die Wechselwirkung des Sonnenwindes mit dem Erdmagnetfeld kontrolliert. Der Sonnenwind ist der Strom geladener Teilchen, der von der Sonne ausgeht. Jupiters Magnetosphäre dagegen enthält hauptsächlich Teilchen, die von dem vulkanisch aktiven Mond Io entweichen und dann ionisiert und vom Magnetfeld des Gasriesen eingefangen werden.

Diese neuen Ergebnisse werden Wissenschaftlern erlauben, die Unterschiede und Gemeinsamkeiten bei der Bildung von Polarlichtern genauer zu untersuchen und besser zu verstehen, wie diese schönsten planetaren Phänomene auf Welten in unserem Sonnensystem und darüber hinaus auftreten.

„Die Kraft von Jupiter ist verblüffend. Die Energie dieser Dämmerungspolarlichter ist ein weiteres Beispiel dafür, wie gewaltig dieser Gasplanet wirklich ist“, sagte Scott Bolton, der leitende Wissenschaftler der Juno-Mission vom Southwest Research Institute in San Antonio. „Die Enthüllungen zu den Stürmen sind eine weitere Überraschung der Juno-Mission, die ständig die Lehrbücher zur Funktionsweise von Riesenplaneten neu schreibt. Mit der kürzlichen Verlängerung der Mission freuen wir uns auf viele weitere neue Einblicke und Entdeckungen.“

Das Jet Propulsion Laboratory (JPL), eine Abteilung des Caltech in Pasadena (Kalifornien), betreibt die Juno-Mission. Juno ist Teil des New Frontiers Program, das vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville (Alabama) für das Science Mission Directorate in Washington geleitet wird. Lockheed Martin Space in Denver (Colorado) konstruierte und betreibt die Raumsonde.

Quelle

(THK)