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Multitalent: Juno schießt sie nicht nur scharfe Bilder – sie „hört“ den Jupiter auch. Bild: Nasa/JPL-Caltech/SwRI/JunoCam

Neue Daten der Raumsonde Juno : Knackendes Wetterleuchten

  • -Aktualisiert am

Auf ihrer Umlaufbahn hört die Raumsonde Juno Gewitterblitze auf dem Jupiter – sie sind offenbar denen der Erde ähnlicher als gedacht.

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          Wenn es blitzt, dann donnert es auch – diese Tatsache gilt zumindest in der Erdatmosphäre. Das Licht der elektrischen Entladung breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, das Donnergrollen bewegt sich viel langsamer als Schallwelle durch die Luft. Könnten Menschen statt Schall Radiowellen hören, dann klänge ein Gewitter jedoch eher wie ein verstörendes Knacken, ein unkoordiniertes Piepen oder manchmal auch wie ein langgezogenes Pfeifen. Ungefähr so wie die seltsamen Töne, die die Raumsonde Juno aufgefangen hat.

          Juno belauscht aber nicht die Erde, sondern den Jupiter: Seit dem 4. Juli 2016 kreist die Nasa-Sonde auf einer elliptischen Umlaufbahn um den größten Planeten unseres Sonnensystems. Diese führt Juno alle 53 Tage über die Pole des Jupiter. Dabei schießt sie nicht nur scharfe Bilder oder sammelt Daten über Jupiters ausgeprägtes Magnetfeld. Wie Wissenschaftler nun in zwei Artikeln in den Zeitschriften „Nature“ und „Nature Astronomy“ berichten, „hört“ Juno auch Jupiters Gewitter. Knapp 2.000 individuelle Blitzentladungen haben die Wissenschaftler seit Junos Ankunft beim Riesenplaneten gezählt – weit mehr als mit allen anderen Raumsonden, die bisher den Planeten besucht haben.

          Es knackt wie beim Lagerfeuer

          Dass eine Raumsonde im luftleeren Weltraum Blitze hören kann, liegt an der Tatsache, dass eine genügend starke elektrische Entladung neben dem sichtbaren Lichtblitz auch einen breitbandigen Radioimpuls aussendet. Anders als der Schall breiten sich die Radiowellen auch im Vakuum aus, sie können also im Weltraum empfangen werden. Mit einem Empfänger für besonders langwellige Radiowellen lassen sich solche Impulse hörbar machen. Bei irdischen Gewitterblitzen klingt das dann wie das Knacken eines Lagerfeuers: Wissenschaftler sprechen von sogenannten „Sferics“. Wie Shannon Brown vom California Institute of Technology und mehrere Kollegen in dem ersten der beiden Artikel berichten, ist es mit Junos Mikrowellen-Radiometer erstmals gelungen, Sferics bei Frequenzen von rund 600 Megahertz bei Jupiter nachzuweisen. Das Mikrowellen-Spektrometer ist eines von mehreren Instrumenten an Bord der Sonde, es dient hauptsächlich zur Messung des Ammoniak- und Wasseranteils in der Jupiteratmosphäre.

          Dass eben dort, in Jupiters Atmosphäre, Blitze aufzucken, weiß man allerdings schon seit den 1970er Jahren. Damals zeichnete die Raumsonde Voyager 1 eine andere Variante der elektromagnetischen Blitzgeräusche auf: die sogenannten „Whistlers“. Auf der Erde entstehen Whistlers, wenn die elektromagnetischen Wellen der Sferics die Atmosphäre unseres Planeten verlassen und in einigen 10.000 Kilometern Höhe vom Magnetfeld der Erde wieder zurückgeleitet werden. Auf ihrem Weg kommen Radiowellen mit höherer Frequenz schneller voran als solche mit kleinerer Frequenz. Das ursprüngliche Knackgeräusch wird deshalb auseinandergezogen und wandelt sich in ein Pfeifen, das je nach zurückgelegter Strecke mehrere Sekunden andauern kann.

          Einblicke in Jupiters Wettergeschehen

          Whistler haben in der Regel niedrigere Frequenzen, weshalb man andere Empfänger braucht, um sie hörbar zu machen. Mit „Waves“, einem Instrument zur Messung von Plasma- und Radiowellen in Jupiters Magnetosphäre im Frequenzbereich zwischen 50 Hertz und 41 Megahertz, registrierten Wissenschaftler um Ivana Kolmašová von der tschechischen Akademie der Wissenschaften in Prag mehr als 1.600 Jupiter-Whistlers, mehr als jemals zuvor mit einem Raumsondeninstrument. Unter Verwendung von einigen Dutzend optischer Blitzdetektionen von anderen Raumsonden waren Kolmašová und ihre Kollegen in der Lage, eine umfangreiche Datensammlung von Blitzentladungen in Jupiters Atmosphäre, aufgeschlüsselt nach ihren Entstehungsorten auf dem Jupiterglobus, anzulegen.

          Diese Blitzkarte nach „jovigraphischer“ Länge und Breite, vorgestellt im zweiten der erwähnten Artikel, hilft den Forschern, mehr über Jupiters komplexes Wettergeschehen zu verstehen. Blitze entstehen nämlich am ehesten dort, wo warme und wasserhaltige Gasmassen aus dem Innern des Planeten nach oben strömen und dabei für eine Trennung von Ladungsträgern in den Gaswolken sorgen. Den Daten von Juno zufolge ist das bei fast allen Breiten des Planeten der Fall, mit Ausnahme der Äquatorregion. Auch Jupiters „Großer Roter Fleck“, ein seit Jahrhunderten in der Atmosphäre des Riesenplaneten tobender Wirbelsturm von mehrfacher Erdgröße, ist demnach blitzfrei. Es dürfte die Wissenschaftler noch eine Weile beschäftigen, die genauen Gründe dafür zu finden.

          Sicher ist dagegen bereits jetzt, dass Jupiters Blitze den elektrischen Entladungen irdischer Gewitter recht ähnlich sind. Weil Voyager und andere Sonden zwar niegrigfrequente Whistler, aber keine hochfrequenten Sferics nachweisen konnten, glaubten manche Forscher, dass Jupiters Gewitterblitze auf eine nicht unbekannte Weise anders – und womöglich weit energiereicher – sind als die Blitze in der Erdatmosphäre. Junos Daten entkräften diese Idee. Auch die Zahl der Blitzentladungen liegt den Daten zufolge eher am oberen Ende der bisherigen Schätzungen, nämlich bei einem bis dreißig Blitzen pro Quadratkilometer und Jahr. Auch das entspricht zumindest der Größenordnung nach dem irdischen Wert: Bei uns blitzt es im Mittel sechsmal pro Jahr und Quadratkilometer.

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