Wissenschaftler berichten von einheitlichem Rahmen für unterschiedliche Polarlichter auf verschiedenen Planeten

Die beeindruckenden Polarlichter, die man auf der Erde sieht und die als Nord- und Südlichter bekannt sind, faszinieren seit Jahrhunderten. Zwischen dem 10. und 12. Mai 2024 erinnerte uns das stärkste Polarlichtereignis seit 21 Jahren an die atemberaubende Schönheit dieser himmlischen Lichtshows.

Kürzlich veröffentlichten Weltraumphysiker der Fakultät für Geowissenschaften der Universität Hongkong (HKU), darunter Professor Binzheng Zhang, Professor Zhonghua Yao und Dr. Junjie Chen, zusammen mit ihren internationalen Mitarbeitern eine Papier In Naturastronomie das die grundlegenden Gesetze erforscht, denen die verschiedenen Polarlichter unterliegen, die auf Planeten wie der Erde, dem Jupiter und dem Saturn zu beobachten sind.

Diese Arbeit liefert neue Einblicke in die Wechselwirkungen zwischen planetaren Magnetfeldern und Sonnenwind und aktualisiert das Lehrbuchbild der Magnetosphären riesiger Planeten. Ihre Erkenntnisse können die Vorhersage des Weltraumwetters verbessern, zukünftige Planetenerkundungen leiten und weitere vergleichende Studien der Magnetosphärenumgebungen anregen.

Die Vielfalt planetarischer Polarlichter entschlüsseln

Sowohl die Erde als auch der Saturn und der Jupiter erzeugen ihr eigenes dipolartiges Magnetfeld, was zu einer trichterförmigen magnetischen Geometrie führt, die dazu führt, dass die energiereichen Elektronen des Weltraums in die Polarregionen gelangen und dort Polarlichtemissionen verursachen.

Dennoch unterscheiden sich die drei Planeten in vielen Aspekten, beispielsweise in ihrer magnetischen Stärke, ihrer Rotationsgeschwindigkeit, ihren Sonnenwindbedingungen, Mondaktivitäten usw. Es ist unklar, wie diese unterschiedlichen Bedingungen mit den unterschiedlichen Polarlichtstrukturen zusammenhängen, die auf diesen Planeten seit Jahrzehnten beobachtet werden.

Mithilfe dreidimensionaler magnetohydrodynamischer Berechnungen, welche die gekoppelte Dynamik von elektrisch leitenden Flüssigkeiten und elektromagnetischen Feldern modellieren, beurteilte das Forschungsteam die relative Bedeutung dieser Bedingungen bei der Steuerung der Hauptmorphologie der Polarlichter eines Planeten.

Durch die Kombination der Sonnenwindbedingungen und der Planetenrotation definierten sie einen neuen Parameter, der die Hauptstruktur des Polarlichts steuert und so erstmals die unterschiedlichen Polarlichtstrukturen erklärt, die auf der Erde, dem Saturn und dem Jupiter beobachtet werden.

Die Wechselwirkung von Sternwinden mit planetaren Magnetfeldern ist ein grundlegender Prozess im Universum. Die Forschung kann angewendet werden, um die Weltraumumgebungen von Uranus, Neptun und sogar Exoplaneten zu verstehen.

„Unsere Studie hat das komplexe Zusammenspiel zwischen Sonnenwind und Planetenrotation enthüllt und so zu einem tieferen Verständnis der Polarlichter auf verschiedenen Planeten beigetragen. Diese Erkenntnisse werden nicht nur unser Wissen über die Polarlichter in unserem Sonnensystem erweitern, sondern möglicherweise auch die Erforschung der Polarlichter in Exoplanetensystemen ermöglichen“, sagte Professor Binzheng Zhang, leitender Forscher und Erstautor des Projekts.

„Wir haben gelernt, dass sich die Polarlichter auf der Erde und auf dem Jupiter seit 1979 unterscheiden. Es ist eine große Überraschung, dass sie mit einem einheitlichen Rahmen erklärt werden können“, fügte Professor Denis Grodent, Leiter des STAR-Instituts an der Universität Lüttich und Co-Autor des Projekts, hinzu.

Diese Forschung erweitert unser grundlegendes Verständnis der Wechselwirkung planetarer Magnetfelder mit dem Sonnenwind, um Polarlichter zu erzeugen, und bietet wichtige praktische Anwendungsmöglichkeiten für die Überwachung, Vorhersage und Erforschung der magnetischen Umgebung des Sonnensystems.

Diese Studie stellt zudem einen wichtigen Meilenstein im Verständnis der Polarlichtmuster auf verschiedenen Planeten dar, vertieft unser Wissen über die unterschiedlichen Umgebungen des Planetenraums und ebnet den Weg für künftige Forschungen zu den faszinierenden Lichtshows am Himmel, die weiterhin unsere Fantasie beflügeln.