Donnerstag, 27. November 2014

Bislang unbekannter planetarer Schutzschild der Erde entdeckt


Künstlerische Darstellung (Illu.) | Copyright: Andy Kale, University of Alberta

Boulder (USA) - Wissenschaftler haben einen bislang unbekannten, natürlichen Schutzschild entdeckt, der die Erde in rund 11.500 Kilometern Höhe umgibt und sogenannte "Killer Elektronen" blockiert, die unseren Planeten mit annähernder Lichtgeschwindigkeit umkreisen und dafür bekannt sind, gerade während intensiver Sonnenstürme eine Gefahr für Astronauten und Satelliten darzustellen.

Wie die Forscher um Professor Daniel Baker vom Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) an der University of Colorado aktuell im Fachjournal "Nature" (DOI: 10.1038/nature13956) berichten, entdeckten sie die Teilchenbarriere innerhalb der sogenannten Van-Allen-Strahlungsgürtel und damit zweier donut-förmiger Ringe, die unsere Erde umgeben und angefüllt sind mit hoch-energetischen Elektronen und Protonen. Die Van-Allen-Srahlungsgürtel selbst werden vom Magnetfeld der Erde in Position gehalten, schwellen an und ab in Interaktion mit der Sonnenaktivität.


Mit Hilfe der 2012 gestarteten Satelliten der Van-Allen-Probes-Mission der NASA hatte Baker schon zuvor einen dritten Ring zwischen dem inneren und dem äußeren Gürtel des Van-Allen-Gürtelsystems entdeckt, der jeweils mit zunehmender Sonnenaktivität entsteht und damit einhergehend auch wieder verschwindet (...wir berichteten: 1, 2).


Ihre neuste Entdeckung machten die Forscher nun anhand einer "extrem scharf" abgegrenzten Region am inneren Rand des äußeren Gürtels auf rund 11.500 Kilometern Höhe. Diese Region scheint ultraschnelle Elektronen davon abzuhalten, diese Barriere zu durchbrechen und dann tiefer in die Erdatmosphäre einzudringen.


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"Hier scheint es fast so, als ob diese Elektronen gegen einen gewaltige Glaswand im All prallen", erläutert Baker seine Entdeckung. "Was wir hier sehen, sieht fast so aus, wie die Schutzschilde aus Star Trek, die Angriffe fremder Raumschiffe abschirmen. Es handelt sich hier aber wirklich um ein sehr rätselhaftes Phänomen."

Bislang gingen Wissenschaftler davon aus, dass die hochgeladenen Elektronen, die die Erde mit rund 160.000 Kilometern pro Sekunden umkreisen, langsam durch die obere Atmosphäre gleiten und sich durch zunehmende Interaktion mit Luftmolekülen mehr und mehr auflösen. Jetzt steht jedoch fest, dass diese Barriere genau diese Teilchen davon abhalten.


Wie genau die nun entdeckte Strahlungsbarriere entsteht und aufrecht erhalten wird, ist für die Forscher noch ein Rätsel. Möglich wäre jedoch, dass die sogenannte Plasmasphäre unseres Planeten, eine gewaltige "Wolke" aus kalten, elektrisch geladenem Gas, die etwa 1000 Kilometer über der Erdoberfläche beginnt und sich tausende von Kilometern bis in den Van-Allen-Gürtel ausdehnt, die Elektronen in besagtem Grenzbereich mit niedrigfrequenten, elektromagnetischen Wellen zerstreut und dabei auch das "rauschende Zischen" der Plasmasphäre erzeugt. Dieses Zischen, so Baker, könnte eine Rolle in der Entstehung und dem erhalt des Schutzschildes spielen. Trotz der Dichte des Schutzschildes gegen die ultraschnellen Elektronen erwarten die Forscher von zukünftigen intensiven Untersuchungen der Region mit den Van-Allen-Sonden, dass in Folge schwerer Sonneneruptionen auf die Erde einströmende koronale Massenauswürfe den Schutzschild zumindest kurzfristig durchbrechen können.


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