Die Magnetosphäre der Erde

Die Magnetosphäre, die unseren Planeten umhüllt und uns vor der Wut der Sonne schützt, ist eine riesige Blase aus Magnetismus, die Magnetosphäre. Sie lenkt den größten Teil des Sonnenmaterials ab, das von unserem Stern mit einer Geschwindigkeit von 1 Million Meilen pro Stunde oder mehr auf uns zurast. Ohne die Magnetosphäre könnte die unerbittliche Wirkung dieser solaren Teilchen die Erde von ihren Schutzschichten befreien, die uns vor der ultravioletten Strahlung der Sonne schützen. Es ist klar, dass diese magnetische Blase entscheidend dazu beigetragen hat, dass sich die Erde zu einem bewohnbaren Planeten entwickeln konnte.

Vergleichen Sie die Erde mit dem Mars – einem Planeten, der seine Magnetosphäre vor etwa 4,2 Milliarden Jahren verlor. Es wird angenommen, dass der Sonnenwind den größten Teil der Marsatmosphäre abgetragen hat, möglicherweise nachdem sich das Magnetfeld des roten Planeten aufgelöst hatte. Dadurch wurde der Mars zu der kahlen, kargen Welt, die wir heute mit den „Augen“ der NASA-Orbiter und Rover sehen. Im Gegensatz dazu scheint die Magnetosphäre der Erde unsere Atmosphäre geschützt zu haben.

Eftyhia Zesta vom Geospace Physics Laboratory am Goddard Space Flight Center der NASA bemerkt: „Wenn es kein Magnetfeld gäbe, hätten wir vielleicht eine ganz andere Atmosphäre ohne Leben, wie wir es kennen.“

Das Verständnis unserer Magnetosphäre ist ein Schlüsselelement, das Wissenschaftlern helfen soll, eines Tages Weltraumwetter vorherzusagen, das die Technologie der Erde beeinträchtigen kann. Extreme Weltraumwetterereignisse können Kommunikationsnetze, GPS-Navigation und Stromnetze stören.

Die Magnetosphäre ist ein durchlässiges Schild. Der Sonnenwind verbindet sich periodisch mit der Magnetosphäre und zwingt sie, sich neu zu konfigurieren. Dadurch kann ein Riss entstehen, durch den Energie in unseren sicheren Hafen strömt. Diese Risse öffnen und schließen sich mehrmals täglich oder sogar mehrmals stündlich. Die meisten von ihnen sind klein und kurzlebig, andere sind groß und anhaltend. Wenn sich das Magnetfeld der Sonne auf diese Weise mit dem der Erde verbindet, geht das Feuerwerk los.

Zesta sagt: „Die Magnetosphäre der Erde absorbiert die eintreffende Energie des Sonnenwindes und setzt diese Energie explosionsartig in Form von geomagnetischen Stürmen und Substürmen frei.“

Wie geschieht das? Magnetische Kraftlinien konvergieren und formieren sich neu, was dazu führt, dass magnetische Energie und geladene Teilchen mit hoher Geschwindigkeit davonfliegen. Wissenschaftler haben versucht herauszufinden, warum diese Überkreuzung von Magnetfeldlinien – die sogenannte magnetische Rekonnexion – eine so heftige Explosion auslöst, die die Risse in der Magnetosphäre öffnet.

Die Magnetospheric Multiscale Mission (MMS) der NASA wurde im März 2015 gestartet, um die Elektronenphysik der magnetischen Rekonnexion zum ersten Mal zu beobachten. Ausgestattet mit Detektoren für energiereiche Teilchen und magnetischen Sensoren flogen die vier MMS-Raumsonden in enger Formation zu den Bereichen auf der Vorderseite der Erdmagnetosphäre, in denen die magnetische Rekonnexion stattfindet. Seitdem hat MMS eine ähnliche Suche im hinteren Teil der Magnetosphäre durchgeführt.

MMS ergänzt Missionen der NASA und von Partnerorganisationen, wie THEMIS, Cluster und Geotail, und trägt entscheidende neue Details zur laufenden Untersuchung der Magnetosphäre der Erde bei. Gemeinsam tragen die Daten dieser Untersuchungen nicht nur dazu bei, die grundlegende Physik des Weltraums zu entschlüsseln, sondern auch die Weltraumwettervorhersage zu verbessern.