Astronomen entdecken, dass der Mars über einen Schutzschild verfügt
Eine Entdeckung der MAVEN-Mission der NASA zeigt, dass der Mars über einen Abwehrmechanismus gegen den Sonnenwind verfügt, von dem man bisher annahm, dass er nur auf Planeten mit einer Magnetosphäre existiere.
Jahrzehntelang glaubten Wissenschaftler, dass ein globales Magnetfeld unerlässlich sei, um einen Planeten vor der Strahlung und den geladenen Teilchen zu schützen, die von seinem Stern ausgestrahlt werden. Die Erde ist das bekannteste Beispiel: Ihre Magnetosphäre lenkt einen Großteil des Sonnenwinds ab und verhindert, dass die Atmosphäre nach und nach abgetragen wird.
Ohne diesen Schutz hätte unser Planet ein ähnliches Schicksal wie der Mars erleiden können, der vor Milliarden von Jahren einen Großteil seiner Atmosphäre verlor und zu der kalten, trockenen Welt wurde, die wir heute kennen.
Die in „Nature Communications“ veröffentlichte Studie wurde von Christopher Fowler, einem Forscher an der West Virginia University, geleitet.
Der Schlüssel lag in der Marsatmosphäre verborgen
Diese Entdeckung wurde dank der Daten ermöglicht, die von der NASA-Sonde MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) gesammelt wurden, die mehr als elf Jahre lang die obere Atmosphäre des Mars und die für ihre Entwicklung verantwortlichen Prozesse untersuchte.
Bislang wurde der Zwan-Wolf-Effekt vor allem auf der Erde und anderen Planeten mit starken Magnetfeldern untersucht. Dort interagieren die vom Sonnenwind mitgeführten geladenen Teilchen mit den Magnetfeldlinien und werden gezwungen, den Planeten zu umfließen, wodurch ihre Auswirkungen erheblich gemindert werden.
Das Besondere an dieser Entdeckung ist, dass der Mars keine Magnetosphäre wie die Erde besitzt.
Forscher fanden heraus, dass die Ionosphäre des Mars – eine durch Sonnenstrahlung elektrisch geladene Schicht der Atmosphäre – unter Abwesenheit eines globalen Magnetfelds Bedingungen erzeugen kann, unter denen dieses Phänomen auftritt.
Den Autoren zufolge tritt dieser Effekt wahrscheinlich kontinuierlich auf, ist jedoch in der Regel zu schwach, um mit den verfügbaren Instrumenten erfasst zu werden.
Ein Sonnensturm machte das Phänomen sichtbar
Die Gelegenheit ergab sich im Dezember 2023, als eine gewaltige koronale Massenauswurf von der Sonne auf den Mars traf.
Dieses Extremereignis veränderte die Weltraumumgebung rund um den Planeten dramatisch und verstärkte den Zwan-Wolf-Effekt auf ein beobachtbares Maß.
Fowler vergleicht diesen Vorgang mit Wasser, das in einem Bach um einen Felsen fließt. Der Unterschied besteht darin, dass Teilchen im Weltraum nur selten miteinander kollidieren. Anstelle gewöhnlicher physikalischer Wechselwirkungen bestimmen elektromagnetische Kräfte die Bewegung und Ablenkung der Teilchen.
Während des Sonnensturms beobachteten Wissenschaftler die Entstehung großer magnetischer Strukturen um den Mars herum. Diese Formationen wirkten wie vorübergehende Barrieren, die den Fluss des Sonnenplasmas um den Planeten herum umleiteten.
Die Messungen zeigten deutliche Veränderungen in der Bewegungsrichtung des Plasmas entlang der Ränder dieser magnetischen Strukturen – ein eindeutiger Beweis dafür, dass der Effekt auftrat.
Ein wichtigerer Schutz als bisher angenommen
Die Untersuchung ergab zudem, dass die Ionosphäre des Mars eine Art induzierte Magnetosphäre bildet. Diese Struktur ist zwar wesentlich schwächer als die der Erde, erzeugt jedoch Magnetfeldlinien, die sich um die der Sonne zugewandte Seite des Planeten wickeln und dazu beitragen, die Auswirkungen des Sonnenwinds teilweise abzuschwächen.
Bislang gingen Wissenschaftler davon aus, dass der Zwan-Wolf-Effekt nur in Regionen oberhalb der Atmosphäre eines Planeten auftreten könne. Seine direkte Beobachtung in der Ionosphäre des Mars stellt einen bedeutenden wissenschaftlichen Durchbruch dar.
Forscher fanden sogar Hinweise darauf, dass dieses Phänomen bis in sehr niedrige Höhen reicht. Signale wurden in den tiefsten von MAVEN erforschten Schichten entdeckt, etwa 125 Kilometer über der Marsoberfläche.
Auswirkungen auf das gesamte Sonnensystem
Diese Entdeckung könnte Auswirkungen haben, die weit über den Mars hinausreichen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass ähnliche Prozesse auch auf anderen Himmelskörpern ablaufen könnten, die kein globales Magnetfeld besitzen, darunter die Venus, einige Kometen und sogar Titan, der größte Mond des Saturn.
Ein Verständnis der Wechselwirkungen zwischen der Sonne und diesen Welten wird dazu beitragen, Modelle zur Entwicklung der Planetenatmosphären und zu den Auswirkungen des Weltraumwetters im gesamten Sonnensystem zu verbessern.
Darüber hinaus hat diese Art der Forschung praktische Anwendungsmöglichkeiten. Das Verständnis des Verhaltens von Sonnenstürmen ist unerlässlich für den Schutz künftiger Roboter- und bemannter Missionen sowie der Satelliten und technischen Systeme, von denen das moderne Leben auf der Erde abhängt.
Was als Beobachtung eines gewaltigen Sonnensturms begann, führte schließlich zu der Erkenntnis, dass der Mars noch immer über eine unerwartete Art der Selbstverteidigung verfügt. Obwohl ihm das mächtige Magnetfeld der Erde fehlt, scheint der Rote Planet über eigene Mechanismen zu verfügen, die dem Einfluss der Sonne weiterhin still und leise standhalten.
Quellenhinweis:
NASA Says Farewell to MAVEN Mars Mission, Hosts Media Call Today – NASA