Wissenschaftler, die Daten aus dem Cassini-Raumschiff der NASA und dem Hubble-Weltraumteleskop untersuchen, haben festgestellt, dass sich die Saturn-Auroren anders verhalten, als Wissenschaftler in den letzten 25 Jahren angenommen haben.
Die Forscher unter der Leitung von John Clarke von der Boston University stellten fest, dass die Auroren des Planeten, die lange Zeit als Kreuzung zwischen denen der Erde und des Jupiter angesehen wurden, sich grundlegend von denen unterscheiden, die auf einem der beiden anderen Planeten beobachtet wurden. Das Team, das Cassini-Daten analysiert, besteht aus Dr. Frank Crary, einem Wissenschaftler am Southwest Research Institute in San Antonio, Texas, und Dr. William Kurth, einem Wissenschaftler an der Universität von Iowa, Iowa City.
Hubble machte über mehrere Wochen ultraviolette Bilder von Saturn-Auroren, während Cassinis Radio- und Plasmawellen-Wissenschaftsinstrument den Anstieg der Radioemissionen aus denselben Regionen aufzeichnete und das Cassini-Plasmaspektrometer und Magnetometer die Intensität der Aurora mit dem Druck der Sonne maß Wind. Diese Messreihen wurden kombiniert, um den bisher genauesten Einblick in die Saturn-Auroren und die Rolle des Sonnenwinds bei ihrer Erzeugung zu erhalten. Die Ergebnisse werden in der 17. Februar-Ausgabe der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Auroren des Saturn von Tag zu Tag variieren, wie sie es auf der Erde tun, sich an einigen Tagen bewegen und an anderen stationär bleiben. Aber im Vergleich zur Erde, wo die dramatische Aufhellung der Auroren nur etwa 10 Minuten dauert, kann der Saturn tagelang anhalten.
Die Beobachtungen zeigen auch, dass das Magnetfeld und der Sonnenwind der Sonne in den Saturn-Auroren eine viel größere Rolle spielen können als bisher vermutet. Hubble-Bilder zeigen, dass Auroren manchmal still bleiben, wenn sich der Planet darunter dreht, wie auf der Erde, aber auch, dass sich die Auroren manchmal zusammen mit dem Saturn bewegen, wenn sie sich wie auf dem Jupiter um ihre Achse drehen. Dieser Unterschied deutet darauf hin, dass die Saturn-Auroren auf unerwartete Weise vom Magnetfeld der Sonne und vom Sonnenwind angetrieben werden, nicht von der Richtung des Magnetfelds des Sonnenwinds.
"Sowohl die Auroren der Erde als auch des Saturn werden von Stoßwellen im Sonnenwind und induzierten elektrischen Feldern angetrieben", sagte Crary. "Eine große Überraschung war, dass das im Sonnenwind eingebettete Magnetfeld beim Saturn eine geringere Rolle spielt."
Wenn das Magnetfeld des Sonnenwinds auf der Erde nach Süden zeigt (entgegen der Richtung des Erdmagnetfelds), heben sich die Magnetfelder teilweise auf und die Magnetosphäre ist „offen“. Dies lässt den Sonnenwinddruck und die elektrischen Felder herein und ermöglicht es ihnen, einen starken Einfluss auf die Aurora zu haben. Wenn das Magnetfeld des Sonnenwinds nicht nach Süden gerichtet ist, ist die Magnetosphäre „geschlossen“ und der Druck des Sonnenwinds und die elektrischen Felder können nicht eindringen. “In der Nähe des Saturn sahen wir ein Magnetfeld des Sonnenwinds, das niemals stark nach Norden oder Süden ausgerichtet war. Die Richtung des Magnetfeldes des Sonnenwinds hatte keinen großen Einfluss auf die Aurora. Trotzdem wirkten sich der Sonnenwinddruck und das elektrische Feld immer noch stark auf die Auroralaktivität aus “, fügte Crary hinzu. Vom Weltraum aus gesehen erscheint eine Aurora als ein Energiering, der die Polarregion eines Planeten umkreist. Aurorale Anzeigen werden angespornt, wenn geladene Teilchen im Weltraum mit der Magnetosphäre eines Planeten interagieren und in die obere Atmosphäre strömen. Kollisionen mit Atomen und Molekülen erzeugen Strahlungsenergieblitze in Form von Licht. Radiowellen werden von Elektronen erzeugt, wenn sie auf den Planeten fallen.
Das Team stellte fest, dass Saturns Auroren zwar Eigenschaften mit den anderen Planeten teilen, sich jedoch grundlegend von denen auf der Erde oder auf dem Jupiter unterscheiden. Wenn die Auroren des Saturn heller und damit stärker werden, schrumpft der Energiering, der den Pol umgibt, im Durchmesser. Bei Saturn werden die Auroren im Gegensatz zu den beiden anderen Planeten an der Tag-Nacht-Grenze des Planeten heller, wo auch magnetische Stürme an Intensität zunehmen. Zu bestimmten Zeiten ähnelt der Saturn-Auroralring eher einer Spirale, deren Enden nicht miteinander verbunden sind, wenn der magnetische Sturm den Pol umkreist.
Die neuen Ergebnisse zeigen einige Ähnlichkeiten zwischen den Auroren von Saturn und Erde: Radiowellen scheinen an die hellsten Aurorenpunkte gebunden zu sein. "Wir wissen, dass auf der Erde ähnliche Radiowellen von hellen Auroralbögen kommen, und dasselbe scheint beim Saturn zu gelten", sagte Kurth. "Diese Ähnlichkeit zeigt uns, dass die Physik, die diese Radiowellen erzeugt, im kleinsten Maßstab genau so ist wie auf der Erde, trotz der Unterschiede in der Lage und im Verhalten der Aurora."
Jetzt, da Cassini sich im Orbit um Saturn befindet, kann das Team einen direkteren Blick darauf werfen, wie die Auroren des Planeten erzeugt werden. Als nächstes werden sie untersuchen, wie das Magnetfeld der Sonne die Auroren des Saturn befeuern kann, und mehr Details darüber erfahren, welche Rolle der Sonnenwind spielen kann. Das Verständnis der Saturn-Magnetosphäre ist eines der wichtigsten wissenschaftlichen Ziele der Cassini-Mission.
Die neuesten Bilder und Informationen zur Cassini-Huygens-Mission finden Sie unter http://saturn.jpl.nasa.gov und http://www.nasa.gov/cassini.
Die Cassini-Huygens-Mission ist eine kooperative Mission der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der italienischen Weltraumorganisation. Das Jet Propulsion Laboratory, eine Abteilung des California Institute of Technology in Pasadena, verwaltet die Mission für das NASA Office of Space Science in Washington, D.C.
Originalquelle: NASA / JPL-Pressemitteilung
