Satellitenmission stellt fest, dass die Auswirkungen des Vulkanausbruchs von Tonga den Weltraum erreichten

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

Bei der Analyse von Daten der NASA-Mission Ionospheric Connection Explorer (ICON) und der Swarm-Satelliten der ESA (Europäische Weltraumorganisation) fanden Wissenschaftler heraus, dass sich in den Stunden nach dem Ausbruch in der Ionosphäre – der elektrifizierten oberen Atmosphärenschicht der Erde – Winde mit Orkangeschwindigkeit und ungewöhnliche elektrische Ströme bildeten am Rande des Weltraums.

„Der Vulkan hat eine der größten Störungen im Weltraum verursacht, die wir in der Neuzeit gesehen haben“, sagte Brian Harding, Physiker an der University of California, Berkeley, und Hauptautor eines neuen Papiers, in dem die Ergebnisse diskutiert werden. „Es ermöglicht uns, die kaum verstandene Verbindung zwischen der unteren Atmosphäre und dem Weltraum zu testen.“

ICON wurde 2019 gestartet, um zu identifizieren, wie das Wetter auf der Erde mit dem Wetter aus dem Weltraum interagiert – eine relativ neue Idee, die frühere Annahmen verdrängt, dass nur Kräfte aus der Sonne und dem Weltraum Wetter am Rand der Ionosphäre erzeugen könnten. Als die Raumsonde im Januar 2022 Südamerika überflog, beobachtete sie eine solche irdische Störung in der Ionosphäre, die durch den südpazifischen Vulkan ausgelöst wurde.

„Diese Ergebnisse sind ein spannender Blick darauf, wie Ereignisse auf der Erde das Wetter im Weltraum beeinflussen können, zusätzlich zum Weltraumwetter, das die Erde beeinflusst“, sagte Jim Spann, Weltraumwetterleiter der Heliophysics Division der NASA im NASA-Hauptquartier in Washington, DC. „Ganzheitliches Verständnis des Weltraumwetters wird uns letztendlich dabei helfen, seine Auswirkungen auf die Gesellschaft abzumildern.“

Als der Vulkan ausbrach, schleuderte er eine riesige Wolke aus Gasen, Wasserdampf und Staub in den Himmel. Die Explosion verursachte auch große Druckstörungen in der Atmosphäre, was zu starken Winden führte. Als sich die Winde nach oben in dünnere atmosphärische Schichten ausbreiteten, begannen sie sich schneller zu bewegen. Beim Erreichen der Ionosphäre und des Weltraumrandes misst ICON Windgeschwindigkeiten von bis zu 450 Meilen pro Stunde – was sie zu den stärksten Winden unterhalb von 120 Meilen Höhe macht, die von der Mission seit ihrem Start gemessen wurden.

In der Ionosphäre beeinflussten die extremen Winde auch elektrische Ströme. Partikel in der Ionosphäre bilden regelmäßig einen nach Osten fließenden elektrischen Strom – den sogenannten äquatorialen Elektrojet – der von Winden in der unteren Atmosphäre angetrieben wird. Nach dem Ausbruch stieg der äquatoriale Elektrojet auf das Fünffache seiner normalen Spitzenleistung und änderte seine Richtung dramatisch, wobei er für kurze Zeit nach Westen floss.

„Es ist sehr überraschend zu sehen, dass der Elektrojet durch etwas, das auf der Erdoberfläche passiert ist, stark umgekehrt wurde“, sagte Joanne Wu, Physikerin an der University of California, Berkeley, und Co-Autorin der neuen Studie. „Das ist etwas, was wir bisher nur bei starken geomagnetischen Stürmen gesehen haben, die eine Form von Wetter im Weltraum sind, die durch Partikel und Strahlung der Sonne verursacht wird.“

Die neue Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift Geophysikalische Forschungsbriefe, erweitert das Verständnis der Wissenschaftler darüber, wie die Ionosphäre von Ereignissen am Boden und aus dem Weltraum beeinflusst wird. Ein starker äquatorialer Elektrojet ist mit einer Umverteilung von Material in der Ionosphäre verbunden, was GPS- und Funksignale stören kann, die durch die Region übertragen werden.

Zu verstehen, wie dieser komplexe Bereich unserer Atmosphäre angesichts starker Kräfte von unten und oben reagiert, ist ein wichtiger Teil der NASA-Forschung. Die bevorstehende NASA-Mission Geospace Dynamics Constellation (GDC) wird eine Flotte kleiner Satelliten verwenden, ähnlich wie Wettersensoren am Boden, um die elektrischen Ströme und atmosphärischen Winde zu verfolgen, die durch das Gebiet strömen. Durch ein besseres Verständnis dessen, was elektrische Ströme in der Ionosphäre beeinflusst, können Wissenschaftler besser darauf vorbereitet sein, schwerwiegende Probleme vorherzusagen, die durch solche Störungen verursacht werden.