Illustration des Weltraumhurrikans. (Qing-He Zhang, Shandong-Universität) Zum ersten Mal wurde ein Hurrikan in der oberen Erdatmosphäre entdeckt. Im Jahr 2014 zeichneten Satelliten einen riesigen fließenden Plasmawirbel auf, der sich bis weit in die Magnetosphäre erstreckte und stundenlang anhielt, bevor er sich auflöste.
Obwohl wir so etwas noch nie zuvor gesehen haben, deutet seine Entdeckung darauf hin, dass Weltraumhurrikane, wie sie genannt werden, ein häufiges Phänomen auf Planeten sein könnten.
„Bisher war es ungewiss, ob Weltraum-Plasma-Hurrikane überhaupt existieren, daher ist es unglaublich, dies mit einer so eindrucksvollen Beobachtung zu beweisen.“ sagte der Weltraumphysiker Mike Lockwood der University of Reading im Vereinigten Königreich.
Hurrikane in der unteren Erdatmosphäre sind häufig: starke, rotierende Wettersysteme um ein relativ ruhiges Zentrum, begleitet von starken Winden und heftigem Regen, die in sehr kurzer Zeit große Schäden anrichten können.
Sie sind auch an anderen Körpern keine Seltenheit: Jupiter und insbesondere der Saturn sind äußerst turbulente Orte, ganz zu schweigen von tosenden Plasmatornados tief in der Sonnenatmosphäre.
Die neue Arbeit zeigt, dass Weltraumhurrikane ihren Cousins in der unteren Atmosphäre nicht unähnlich sind.
Die Entdeckungen erfolgten am 20. August 2014 und wurden im Rahmen einer retrospektiven Analyse unter der Leitung der Shandong-Universität in China aufgedeckt. Den Daten zufolge trat der Hurrikan über dem Nordpol auf und erreichte einen Durchmesser von 1.000 Kilometern (621 Meilen).
Es erreichte eine Höhe von 110 bis 860 Kilometern und bestand aus Plasma mit mehreren Spiralarmen, die gegen den Uhrzeigersinn mit Geschwindigkeiten von bis zu 2.100 Metern pro Sekunde (6.900 Fuß pro Sekunde) wirbelten. Im Zentrum herrschte jedoch fast Stille, wie bei Hurrikanen in tieferen Lagen.
Im Gegensatz zu anderen Hurrikanen regnete der Weltraumhurrikan jedoch Elektronen in die Ionosphäre. Dies hatte einen atemberaubenden Effekt: ein riesiges, zyklonförmiges Polarlicht unter dem Hurrikan. Das Ganze dauerte fast acht Stunden und transportierte enorme Mengen an Energie und Impuls in die Ionosphäre.
Ansonsten waren die Bedingungen ruhig, was ein Rätsel darstellte. Ein Regen geladener Teilchen in die Ionosphäre aus dem Sonnenwind erzeugt in den höheren Breitengraden der Erde normalerweise leuchtend grüne Polarlichter, doch die Sonnenbedingungen waren zu dieser Zeit relativ ruhig. Daher wandte sich das Team der Modellierung zu, um herauszufinden, was den Plasmakrawall verursachte.
„Tropische Stürme sind mit enormen Energiemengen verbunden, und diese Weltraumhurrikane müssen durch ungewöhnlich große und schnelle Übertragung von Sonnenwindenergie und geladenen Teilchen in die obere Erdatmosphäre entstehen.“ Lockwood erklärte .
Wir wissen, dass die Neuverbindung magnetischer Feldlinien Sonnenwindenergie in die Magnetosphäre und Ionosphäre übertragen kann. Deshalb hat das Team diesen Prozess modelliert und festgestellt, dass es zu einer Neuverbindung kommt interplanetares Magnetfeld können die im Weltraumhurrikan beobachteten Merkmale erzeugen, selbst wenn der Sonnenwind schwach ist. Tatsächlich könnte der schwache Sonnenwind der Schlüssel sein – er ermöglicht eine effizientere magnetische Wiederverbindung.
Das bedeutet auch, dass solche Stürme recht häufig vorkommen könnten.
„Plasma- und Magnetfelder in der Atmosphäre von Planeten sind überall im Universum vorhanden, daher deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Hurrikane im Weltraum ein weit verbreitetes Phänomen sein sollten.“ sagte Lockwood .
Es gibt auch Auswirkungen auf die Erde. Zu wissen, dass Polarlichter das Produkt von Weltraumhurrikanen sein können und wie diese Polarlichter aussehen, könnte uns dabei helfen, in Zukunft weitere derartige Stürme zu identifizieren.
Es zeigt auch, dass der Weltraum selbst bei relativ ruhigen geomagnetischen Bedingungen extreme Wetterereignisse auslösen kann, die sich auf das Leben auf der Erde und den Himmel darüber auswirken können.
„Diese Studie legt nahe, dass es immer noch örtlich starke geomagnetische Störungen und Energieablagerungen gibt, die mit denen bei Superstürmen vergleichbar sind.“ „Dies wird unser Verständnis des Kopplungsprozesses zwischen Sonnenwind, Magnetosphäre und Ionosphäre unter extrem ruhigen geomagnetischen Bedingungen aktualisieren“, sagte der Weltraumphysiker und Erstautor Qing-He Zhang der Shandong-Universität.
„Darüber hinaus wird der Weltraum-Hurrikan zu wichtigen Auswirkungen des Weltraumwetters führen, wie erhöhtem Satellitenwiderstand, Störungen in der Hochfrequenz-Funkkommunikation und vermehrten Fehlern bei Radarortung über dem Horizont, Satellitennavigation und Kommunikationssystemen.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturkommunikation .