Peter Tucker
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Vor drei Jahren wurde der kanadische Himmel von einem mysteriösen violetten Schimmer erfüllt. Die Lichtshow war ein völlig unbekanntes himmlisches Phänomen, daher erhielt sie einen Namen, der ihrer Schönheit und Größe entsprach: Steve.
Jetzt haben Wissenschaftler endlich herausgefunden, was die leuchtenden Bänder von rotviolett und grün verursacht: Magnetwellen, Winde aus heißem Plasma und Schauer von Elektronen in Regionen, in denen sie normalerweise nie auftreten.
Eine kurze Geschichte von STEVE
Am 25. Juli 2016 bemerkten Beobachter eine seltsame Art von atmosphärischem Licht, das den Nachthimmel auf der Nordhalbkugel beleuchtete. Sie erkannten schnell, dass dies keine gewöhnliche Aurora war und gaben ihr einen neuen Namen, der vom Film "Over the Hedge" (DreamWorks Animation, 2006) inspiriert war. Eine Gruppe von Waldtieren, die zum ersten Mal von einer Hecke verwirrt wurde, nennt das unbekannte Objekt "Steve". (Astronomen änderten diesen Namen später in STEVE, ein Akronym für starke Verbesserung der Geschwindigkeit der thermischen Emission.)
Eine vorläufige Analyse von STEVE ergab, dass seine optischen Effekte anders auftraten als die einer Aurora, aber Wissenschaftler konnten nicht sagen, was genau vor sich ging. [Nordlichter: 8 schillernde Fakten über Auroren]
Auroren können ihren Ursprung auf die Sonne zurückführen, wenn Sonnenflecken Protonen- und Elektronenwolken ausspucken, die bei Sonnenwinden zur Erde rasen. Sobald diese geladenen Teilchen den Planeten erreichen, zieht sie ihr Magnetfeld zum Nord- und Südpol. Wenn die Partikel die Magnetosphäre verlassen und die obere Atmosphäre des Planeten bombardieren, interagieren sie mit Elementen wie Sauerstoff und Stickstoff, um wirbelnde Lichtbänder zu erzeugen.
Die Lichtshows von STEVE unterscheiden sich jedoch von denen einer typischen Aurora. STEVE erscheint weiter südlich und über dichter besiedelten Gebieten als die meisten Auroren. Und im Gegensatz zu einer Aurora und ihren typischen grünlichen Wirbeln, die horizontal wellenförmig sind, erzeugt STEVE laut der neuen Studie ein hoch aufragendes vertikales violettes oder grünes Band, das manchmal von einer Säule aus kurzen Balken begleitet wird, die einem Lattenzaun ähneln.
"Völlig unbekannt"
In einer früheren Studie, die 2018 veröffentlicht wurde, stellten dieselben Forscher fest, dass STEVE aus der Ionosphäre stammt, der Zone, die sich von 80 bis 600 Kilometern über dem Boden erstreckt und in der sich Auroren bilden.
Obwohl STEVE während derselben solarbetriebenen Magnetstürme auftrat, die Auroren erzeugten, war der größte Teil des leuchtenden Aussehens des neu entdeckten Phänomens nicht das Ergebnis geladener Teilchen, die in die obere Erdatmosphäre schlugen. Diese Schlussfolgerung stammt aus Beweisen von Satelliten, die 2008 ein STEVE-Ereignis durchlaufen haben.
Die neue Studie verwendete diese Daten aus dem Jahr 2008 zusammen mit Satellitendaten und Bodenbeobachtungen von zwei anderen STEVE-Ereignissen, um zwei verschiedene Prozesse zu identifizieren, die das Lichtband und den Lattenzaun von STEVE formen.
Die vertikalen Bänder von STEVE werden laut der Studie nicht durch einen Regen geladener Teilchen beleuchtet, die in die Atmosphäre fallen, sondern durch Reibung, die durch heiße Plasmaströme und starke magnetische Wellen etwa 25.000 km über der Erde verursacht wird. Wärme aus diesen Strömen regt Partikel an, so dass sie lila Licht erzeugen, ein Mechanismus, der der Beleuchtung von Glühbirnen ähnelt.
Während Aurora-Glühen auftreten, wenn Elektronen und Protonen in die Erdatmosphäre fallen, "kommt das atmosphärische Glühen von STEVE durch Erhitzen ohne Teilchenausfällung", sagte die Co-Autorin der Studie, Bea Gallardo-Lacourt, eine Weltraumphysikerin an der Universität von Calgary in Kanada, in einer Erklärung.
Der grüne Lattenzaun von STEVE hingegen bildet sich wie Auroren: Wenn Elektronen auf die obere Atmosphäre regnen. Dies geschieht jedoch weit südlich der Breiten, in denen sich normalerweise Auroren bilden. "Es ist also in der Tat einzigartig", sagte Gallardo-Lacourt.
Dieser markante Lattenzaun tauchte zur gleichen Zeit auch am Himmel über der nördlichen und südlichen Hemisphäre auf, schrieben die Autoren. Dies zeigt, dass die Energiequelle, die STEVE befeuert, reichlich genug ist, um gleichzeitig Lichtshows in beiden Hemisphären zu erzeugen, so die Autoren der Studie.
Aber Wissenschaftler wissen immer noch nicht, warum das Phänomen so viel weiter südlich auftritt als Auroren, was bedeutet, dass STEVE ein wenig von seinem Geheimnis bewahrt.
Die Ergebnisse wurden online am 16. April in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht.
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