Ursache der hellen Mondwirbel geklärt
Spezieller Effekt von Magnetfeldern mit starken Gradienten schirmt die kosmische Strahlung von der Oberfläche des Trabanten örtlich ab.
Das alte Rätsel um „bleiche Wirbel“ auf dem Mond ist wahrscheinlich gelöst. Mehr als ein Dutzend solcher etliche Kilometer messenden Gebiete sind bekannt. Schon seit den Apollo-Missionen vermutete man, dass ihre Existenz etwas mit lokalen Mini-Magnetosphären zu tun hat. Englische Plasmaforscher haben nun experimentell nachgewiesen, dass Magnetfelder mit starken Gradienten zusätzlich ein elektrisches Feld erzeugen, wenn Plasmaströme wie der Sonnenwind auf sie treffen. Dabei erzeugen sie eine kollisionsfreie Schockfront und schirmen so die kosmische Strahlung sehr viel stärker ab als durch den magnetischen Effekt allein. Die ungeschützte Mondoberfläche ist dauerhaft der kosmischen Strahlung ausgesetzt und wird deshalb im Lauf der Jahrmillionen immer dunkler. Die geschützten Bereiche hingegen behalten ihre ursprüngliche helle Farbe.
Abb.: Der helle Wirbel „Reiner Gamma“ kann von der Erde mit einem guten Teleskop beobachtet werden und besitzt Ausmaße von einigen Dutzend Kilometern. Rechts im Bild der namensgebende Krater „Reiner“ mit 30 Kilometern Durchmesser. (Bild: NASA)
Nach Angaben der Forscher ist bei der Abschirmung nicht so sehr die Größe des Magnetfeldes entscheidend, sondern die Steilheit des Gradienten. Denn die leichten, negativ geladenen Elektronen werden durch das Magnetfeld schnell abgelenkt; die schweren, positiv geladenen Protonen hingegen dringen zunächst tiefer ein. Hierdurch kommt es zu einer Ladungstrennung, die rund um den inneren Bereich des Magnetfeldes ein elektrisches Feld erzeugt. Dieses Feld spannt sich wie ein Regenschirm über das magnetische Objekt und ist in der Lage, auch die schweren Protonen abzuschirmen.
Die Forscher untersuchten das Phänomen mit Hilfe eines Plasma-Windkanals, in dem sie den Sonnenwind simulierten. Die Versuche standen in guter Übereinstimmung mit theoretischen Modellen und zeigten überzeugend den Effekt einer kollisionsfreien Schockfront, um die das Plasma herumgelenkt wurde. Dies erklärt auch die dunklen Flecken rund um die hellen Wirbel auf der Mondoberfläche, denn diese Bereiche halten eine entsprechend erhöhte Dosis Strahlung ab.
Das neu entdeckte Prinzip könnte auch als Grundlage für Schutzschilde gegen kosmische Strahlung bei künftigen bemannten Raummissionen dienen. Die kosmische Strahlung und der Sonnenwind, vor allem bei starken Ausbrüchen der Sonne, sind tödliche Gefahren für alle Astronauten, die sich aus dem schützenden Bereich des Erdmagnetfelds hinauswagen. Große Magnetfelder sind aber nur mit schweren Apparaten und großem Energieaufwand zu erzeugen. Mit Hilfe optimierter, kleiner Magnetfelder mit starken Gradienten ließe sich vielleicht ein besserer Schutz gegen Sonnenwind und Flares erreichen. Die hochenergetische Komponente der kosmischen Strahlung lässt sich jedoch kaum abschirmen.
Dirk Eidemüller
Weitere Infos
PH
