Die Folgen der Eruption des Hunga Tonga-Hunga Ha’apai reichten bis in den Weltraum

Satellitenbild der Eruption des Hunga Tonga-Hunga-Ha'apai im Südpazifik am 15. Januar 2022, aufgenommen vom Satelliten GOES-17. (Credits: NASA Earth Observatory image by Joshua Stevens using GOES imagery courtesy of NOAA and NESDIS)
Satellitenbild der Eruption des Hunga Tonga-Hunga-Ha'apai im Südpazifik am 15. Januar 2022, aufgenommen vom Satelliten GOES-17. (Credits: NASA Earth Observatory image by Joshua Stevens using GOES imagery courtesy of NOAA and NESDIS)

Als am 15. Januar 2022 der Vulkan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai ausbrach, schickte er atmosphärische Schockwellen, Überschallknalle und Tsunamiwellen rund um den Globus. Jetzt haben Wissenschaftler festgestellt, dass die Auswirkungen des Vulkans auch den Weltraum erreichten.

Die Analyse von Daten der Ionospheric Connection Explorer Mission (ICON) der NASA und der Swarm-Satelliten der ESA ergab, dass sich in den Stunden nach der Eruption hurrikanähnliche Winde und ungewöhnliche elektrische Ströme in der Ionosphäre bildeten. Die Ionosphäre ist die elektrisch aufgeladene obere Atmosphärenschicht am Rande zum Weltraum.

„Der Vulkan erzeugte eine der größten Störungen im Weltraum, die wir in modernen Zeiten gesehen haben“, sagte Brian Harding, ein Physiker an der University of California in Berkeley und Hauptautor einer neuen Studie über die Ergebnisse. „Es erlaubt uns, die schlecht verstandene Beziehung zwischen der unteren Atmosphäre und dem Weltraum zu untersuchen.“

ICON startete im Jahr 2019, um zu untersuchen, wie das irdische Wetter mit dem Weltraumwetter interagiert. Das ist eine relativ neue Theorie, die frühere Vermutungen verdrängt, laut denen nur Kräfte von der Sonne und aus dem Weltraum Wetterphänomene am Rande der Ionosphäre verursachen können. Im Januar 2022 flog der Satellit über Südamerika und beobachtete eine solche Störung in der Ionosphäre, die durch den südpazifischen Vulkan ausgelöst wurde.

„Diese Ergebnisse sind ein aufregender Blick darauf, wie Ereignisse auf der Erde das Wetter im Weltraum beeinflussen können – neben dem Weltraumwetter, das die Erde beeinflusst“, sagte Jim Spann von der Heliosphysics Division am NASA-Hauptquartier in Washington, D.C. „Das Weltraumwetter ganzheitlich zu verstehen, wird uns letztendlich helfen, seine Auswirkungen auf die Gesellschaft zu minimieren.“

Als der Vulkan ausbrach, schleuderte er eine gigantische Wolke aus Gasen, Wasserdampf und Staub in den Himmel. Die Explosion erzeugte auch große Druckstörungen in der Atmosphäre, was zu starken Winden führte. Als sich die Winde aufwärts in dünnere Atmosphärenschichten ausbreiteten, begannen sie schneller zu werden. Bei Erreichen der Ionosphäre und am Rande zum Weltraum maß ICON die Windgeschwindigkeiten mit bis zu 720 Kilometern pro Stunde. Das sind die stärksten Winde unterhalb einer Höhe von ca. 193 Kilometern, die von der Mission seit ihrem Start gemessen wurden.

Schematische Darstellung der Auswirkungen der Eruption des Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (nicht maßstabsgetreu). (Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center / Mary Pat Hrybyk-Keith)
Schematische Darstellung der Auswirkungen der Eruption des Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (nicht maßstabsgetreu). (Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center / Mary Pat Hrybyk-Keith)

In der Ionosphäre beeinflussten die extremen Winde außerdem elektrische Ströme. Teilchen in der Ionosphäre bilden einen in Richtung Osten fließenden elektrischen Strom, den sogenannten äquatorialen Elektrojet, angetrieben von Winden in der unteren Atmosphäre. Nach dem Ausbruch stieg die Intensität des äquatorialen Elektrojets auf das Fünffache seiner normalen Spitzenintensität und er änderte auch seine Richtung dramatisch: Für eine kurze Zeitspanne strömte er in Richtung Westen.

„Es ist sehr überraschend zu sehen, wie der Elektrojet von etwas derart umgedreht wird, das auf der Erdoberfläche passierte“, sagte Joanne Wu, eine Physikerin an der University of California in Berkeley und Co-Autorin der neuen Studie. „Das ist etwas, was wir bislang nur bei starken geomagnetischen Stürmen beobachtet haben. Geomagnetische Stürme sind eine Form von Weltraumwetter, die von solarer Strahlung und Teilchen verursacht wird.“

Die neue Studie wurde im Journal Geophysical Research Letters veröffentlicht und ergänzt das Verständnis der Forscher, wie die Ionosphäre durch Ereignisse auf der Oberfläche und im Weltraum beeinflusst wird. Ein starker äquatorialer Elektrojet hängt mit der Neuverteilung von Material in der Ionosphäre zusammen, was das GPS und Radiosignale unterbrechen kann, die durch diese Atmosphärenregion übertragen werden.

Zu verstehen, wie diese komplexe Region unserer Atmosphäre im Angesicht der starken von unten und oben einwirkenden Kräfte reagiert, ist ein entscheidender Teil der NASA-Forschung. Die kommende Geospace Dynamics Constellation (GDC) Mission der NASA wird eine Flotte kleiner Satelliten auf ähnliche Weise wie Wettersensoren auf der Oberfläche verwenden, um die elektrischen Ströme und die atmosphärischen Winde in dem Gebiet zu verfolgen. Wenn sie besser verstehen, welche Auswirkungen elektrische Ströme in der Ionosphäre haben, können sich Wissenschaftler besser auf die Vorhersage ernster Probleme vorbereiten, die durch solche Störungen entstehen.

Quelle

(THK)

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