Leuchtende Nachtwolken galten einst als relativ modernes Phänomen. Ein Forscherteam berechnete kürzlich, dass die Erde und das gesamte Sonnensystem möglicherweise durch zwei dichte interstellare Wolken geflogen sind, wodurch globale leuchtende Nachtwolken entstanden sind, die möglicherweise eine Eiszeit verursacht haben.
Das Ereignis soll sich vor 7 Millionen Jahren ereignet haben und die Heliosphäre komprimiert haben, wodurch die Erde dem interstellaren Medium ausgesetzt war.
Interstellare Wolken sind riesige Gas- und Staubregionen zwischen den Sternen in Galaxien. Sie bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff, aber auch ein wenig Helium und Spurenelementen schwererer Elemente.
Sie sind ein wichtiger Bestandteil des Lebenszyklus von Sternen, liefern das Material für die Entstehung neuer Sterne und werden nach dem Tod von Sternen mit Elementen bestückt. Die Wolken variieren erheblich in Größe, Dichte und Lage und sind ein wichtiger Bestandteil der Evolution der Galaxie.
Die Reise der Erde um die Galaxie ist nichts für Ungeduldige, denn sie benötigt bei einer Geschwindigkeit von 828.000 Kilometern pro Stunde etwa 250 Millionen Jahre für eine vollständige Umlaufbahn. Derzeit befindet sich das Sonnensystem im Orionarm, einem der Spiralarme unserer Galaxie.
Während ihrer Reise durchquert die Erde verschiedene Regionen, begegnet Sternen und unterschiedlichen Dichten des interstellaren Mediums. Sie erfährt Gravitationswechselwirkungen mit nahegelegenen Sternen und Nebeln, wobei es manchmal zu subtilen Wechselwirkungen kommt. Ungeachtet der gewaltigen Reise bleiben die Sterne unserer Galaxie im Laufe eines Menschenlebens relativ unverändert.
Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Jess A. Miller vom Institut für Astronomie der Boston University hat den Weg der Sonne im Laufe der Zeit zurückverfolgt. Dabei haben sie zwei Gelegenheiten identifiziert, bei denen die Erde und das Sonnensystem durch zwei dichte interstellare Wolken hindurchgingen. Die Forschung ist veröffentlicht In Geophysikalische Forschungsbriefe.
Eine der Überquerungen fand vor 2 Millionen Jahren statt, die andere vor 7 Millionen Jahren. Das Team untersuchte die Eigenschaften der Wolken und kam zu dem Schluss, dass die Wolken dicht genug sind, um den Sonnenwind bis in die Erdumlaufbahn zu komprimieren.
Der Sonnenwind ist ein konstanter Strom geladener Teilchen, hauptsächlich Elektronen und Protonen, die von der oberen Schicht der Sonnenatmosphäre, der Korona, emittiert werden. Die Teilchen bewegen sich mit Geschwindigkeiten zwischen 400 und 800 Kilometern pro Sekunde durch das Sonnensystem. Der Rand unseres Sonnensystems wird als der Punkt definiert, an dem der Sonnenwind mit dem interstellaren Medium verschmilzt.
Frühere Teams haben Klimaveränderungen aufgrund dieser Wechselwirkungen des interstellaren Mediums analysiert und dabei ähnliche Ergebnisse erzielt. Die Folge war eine globale Abkühlung, die eine Eiszeit auslöste. Die Studie von Miller und seinem Team widmete sich genau diesem Thema erneut und nutzte dabei moderne Technologien und Verfahren.
Das Team stellte fest, dass die Wechselwirkungen tatsächlich zu Veränderungen in der Erdatmosphäre beigetragen haben. Sie fanden heraus, dass der Wasserstoffgehalt in der oberen Atmosphäre erheblich zugenommen hat. Der neu gewonnene Wasserstoff wurde in der unteren Atmosphäre in Wassermoleküle umgewandelt und führte außerdem zu einer Verringerung des Ozongehalts in der Mesosphäre.
Diese Prozesse hätten zur Entstehung globaler leuchtender Nachtwolken in der Mesosphäre geführt. Sie wären zwar nicht von Dauer gewesen, hätten aber möglicherweise 7 % des Sonnenlichts daran gehindert, die Erde zu erreichen, und unseren Planeten in eine Eiszeit gestürzt.
Weitere Informationen:
Jesse A. Miller et al, Die Mesosphäre der Erde während möglicher Begegnungen mit massiven interstellaren Wolken vor 2 und 7 Millionen Jahren, Geophysikalische Forschungsbriefe (2024). DOI: 10.1029/2024GL110174