Sonnensturm trifft Mars: Wie lässt sich die grüne Aurora vorhersagen?
Polarlichter auf dem Mars: Wie das grüne Leuchten entsteht und warum seine Vorhersage für Astronautinnen und Astronauten wichtig ist.
Grünes Leuchten über dem roten Planeten: Eine künstlerische Darstellung, wie die Aurora am Himmel über dem Rover „Perseverance“ aussehen könnte.
Foto: Alex McDougall-Page, University of Strathclyde/AstrollCareers.
Forschende haben eine Methode entwickelt, mit der sich das grüne Polarlicht auf dem Mars vorhersagen lässt. Der NASA-Rover Perseverance hat 2024 erstmals ein solches Leuchten direkt von der Oberfläche des Roten Planeten aufgezeichnet. Auf einer internationalen Tagung stellte die Planetologin Dr. Elise Wright Knutsen nun nicht nur ein zweites Bild vor, sondern auch ein Verfahren, mit dem sich die Entstehung künftiger Auroren berechnen lässt.
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Perseverance fängt die Aurora ein
Der NASA-Rover Perseverance hat 2024 erstmals ein solches Polarlicht direkt von der Oberfläche des Mars aufgenommen. Auf einer internationalen Tagung in Helsinki präsentierte Dr. Elise Wright Knutsen von der Universität Oslo nun ein zweites Bild – und eine Methode, mit der sich die Auroren vorhersagen lassen.
„Die Tatsache, dass wir die Aurora erneut eingefangen haben, zeigt, dass unsere Methode zur Vorhersage von Auroren auf dem Mars und zu ihrer Erfassung funktioniert“, sagte Knutsen. Sie leitete auch die erste Aufnahme, die je ein Polarlicht von der Marsoberfläche zeigte.
Sonnenstürme als Auslöser
Auroren entstehen, wenn Teilchen aus dem Sonnenwind auf eine Atmosphäre treffen. Oft sind sie Folgen eines koronalen Massenauswurfs – kurz CME. Dabei schleudert die Sonne geladene Teilchen ins All. Treffen diese auf Sauerstoffatome über dem Mars, beginnt es grün zu leuchten.
Auf der Erde lenkt das Magnetfeld die Teilchen zu den Polen. Deshalb sehen wir Polarlichter meist in hohen Breiten. Der Mars dagegen besitzt kein globales Magnetfeld. Die Teilchen treffen daher über die ganze Nachtseite hinweg auf die Atmosphäre. Forschende sprechen von „diffusem“ Polarlicht.
Für künftige Astronautinnen und Astronauten kann das eine doppelte Bedeutung haben. Einerseits könnten sie das Leuchten mit bloßem Auge sehen. Andererseits warnt dieselbe Strahlung, die die Aurora erzeugt, vor einer potenziellen Gefahr. Wer ungeschützt auf der Marsoberfläche lebt, wäre dem Teilchensturm ausgesetzt.
Ein Spiel mit Wahrscheinlichkeiten
Doch die Vorhersage ist kompliziert. Beobachtungen müssen drei Tage im Voraus geplant und an den Rover übermittelt werden. Knutsen und ihr Team testeten das zwischen 2023 und 2024 insgesamt achtmal. Dreimal ohne Ergebnis.
Erst durch den Abgleich mit Messungen der Raumsonden MAVEN (NASA) und Mars Express (ESA) wurde klar: Die damaligen CMEs waren zu langsam. „Je schneller die CME, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie Partikel in Richtung Mars beschleunigt, die Polarlichter erzeugen, und je stärker die Sonnenwindstörung um den Mars ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass diese Partikel in die Nachtatmosphäre des Mars gelangen“, erklärte Knutsen.
Als das Team später gezielt auf schnellere, energiereichere Auswürfe setzte, gelang die Aufnahme. Doch auch danach blieben Versuche erfolglos, obwohl die Vorzeichen günstig schienen.
„Die letzten drei Nicht-Detektionen sind interessanter“, so Knutsen. „Statistisch gesehen gibt es bei diesen Dingen auch einen gewissen Zufallsfaktor, sodass wir manchmal einfach Pech haben. Das ist vielleicht nicht so überraschend, da auch die Vorhersage von Polarlichtern auf der Erde mit minutengenauer Präzision keine exakte Wissenschaft ist.“
Warum das Wissen wichtig ist
Auroren auf dem Mars sind nicht neu. Schon Mars Express und MAVEN beobachteten sie im Ultraviolett aus dem Orbit. Neu ist die Chance, sie direkt im sichtbaren Licht von der Oberfläche zu dokumentieren. Diese Daten helfen, Modelle zu verbessern, mit denen sich der Einfluss von Sonnenstürmen besser einschätzen lässt.
Knutsen erläutert: „Es gibt noch viel, was wir über die Entstehung von Polarlichtern auf dem Mars nicht verstehen, da es dort im Gegensatz zur Erde kein globales Magnetfeld gibt, das energiereiche Sonnenpartikel auf die Nachtseite lenkt, wo die Polarlichter zu sehen sind.“
Die Forschenden hoffen auf weitere Daten. Mit jedem neuen Bild wächst das Verständnis darüber, wie Sonnenstürme und Marsatmosphäre zusammenspielen. Die Chance, das grüne Leuchten eines Tages am Himmel des roten Planeten live zu sehen, könnte also steigen.
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