Die Polarlichter von Saturn und Jupiter

Die Polarlichter von Saturn und Jupiter
 
Nicht nur auf der Erde gibt es Polarlichter: Auch bei anderen Planeten und sogar bei einigen Jupitermonden konnten die Astronomen ähnliche Leuchterscheinungen durch elektrisch geladene Teilchen, die entlang der magnetischen Feldlinien in die Atmosphäre eindringen, beobachten. Ein britisch-amerikanisches Forscherteam hat nun bei Saturn neben der bereits seit längerem bekannten Aurora-Erscheinung ein zweites Aurora-Oval nachgewiesen. Die Lage dieses sekundären Aurora-Ovals spricht dafür, so schreiben die Wissenschaftler in „Nature“, dass die Polarlichter von Saturn und Jupiter auf ähnlichen Prozessen beruhen.

„Wir können nicht länger davon ausgehen, dass es sich bei den Aurorae von Saturn um eine Art Hybrid zwischen den Polarlichtern von Erde und Jupiter handelt“, erklären Tom Stallard von der University of Leicester und seine Kollegen. Bei der Erde entstehen die Polarlichter durch die Wechselwirkung des irdischen Magnetfelds mit dem Sonnenwind. Das Aurora-Oval markiert die Grenze zwischen geschlossenen Feldlinien und Feldlinien, die zum Sonnenwind hin offen sind.

Bei dem Planeten Jupiter ist die Situation völlig anders: Hier entstehen die Polarlichter durch interne Prozesse in der Magnetosphäre des Planeten, der Einfluss des Sonnenwinds ist gering. In der Äquatorebene des Planeten existiert eine Scheibe aus Plasma, die sich in Korotation mit Jupiter befindet. Wenn das Plasma nach oben und nach unten aus der Scheibe heraus diffundiert, bricht diese Korotation zusammen: Starke elektrische Ströme entstehen, die in die Atmosphäre eindringen und dort die Polarlichter auslösen. Das Aurora-Oval auf Jupiter markiert also die Grenze, an der die Korotation des Plasmas zusammenbricht.

Abb.: Polarlichter des Planeten Saturn. (Quelle: NASA/Space Telescope Science Institute)

Die Ursache der Aurorae auf Saturn war unter den Planetenforschern bislang umstritten. Mehrheitlich neigten die Wissenschaftler der Ansicht zu, dass es sich um eine Mischung aus beiden Prozessen handeln müsse. Dem widersprechen die neuen Beobachtungen von Stallard und seinem Team.

Die Forscher haben mit dem Hubble Space Telescope die ultraviolette Emission der Polarregion des Saturns detailliert untersucht. Dabei stießen sie auf ein zweites Aurora-Oval mit einer Intensität, die rund 25 Prozent des Haupt-Ovals beträgt. Das sekundäre Aurora-Oval befindet sich genau dort, wo die Korotation der Ionosphäre des Planeten zusammenbricht. Stallard und seine Kollegen sehen darin einen eindeutigen Beweis dafür, dass es auch beim Saturn der Zusammenbruch der Korotation im magnetosphärischen Plasma ist, der den Zustrom der elektrischen Teilchen und damit die Polarlicht-Erscheinungen erzeugt.

„Aus dieser Entdeckung ziehen wir den Schluss, dass Saturns Aurorae eher denen des Jupiter ähneln“, so die Forscher. In der Tat hatten Beobachtungen des Planeten Jupiter bereits in der Vergangenheit gezeigt, dass aus dem Bereich polwärts des Aurora-Ovals ebenfalls signifikante ultraviolette und infrarote Strahlung kommt. Stallard und seine Kollegen vermuten, dass es dort ein zweites Aurora-Oval gibt, welches dann dem Hauptoval des Saturns entsprechen würde.

Die morphologischen Unterschiede zwischen den Polarlicht-Erscheinungen der Planeten gehen demnach auf die unterschiedliche Stärke des Sonnenwinds auf der Höhe der Umlaufbahnen von Jupiter und Saturn, sowie auf den Einfluss der jeweiligen Monde zurück. So liefert der Jupitermond Io erhebliche Mengen an Ionen an die Plasmascheibe um den Planeten. Dies dürfte der Grund dafür sein, dass beim Jupiter das äußere Aurora-Oval so viel deutlicher ausgeprägt ist als beim Saturn.

Rainer Kayser

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  T. Stallard et al., Jovian-like aurorae on Saturn, Nature 453, 1083 (2008).
  http://dx.doi.org/10.1038/nature07077
• University of Leicester:
  http://www.le.ac.uk
• Hubble Space Telescope:
  http://www.stsci.edu