Plasma-Falle erklärt seltene Polarlichter

Southampton (Großbritannien) - Dank der geladenen Partikel im Sonnenwind erhellen die ausgedehnten Lichtvorhänge der Polarlichter regelmäßig den Himmel. Dieses Naturphänomen tritt vor allem zwischen dem 65. und 70. Breitengrad sowohl in der nördlichen als auch in der südlichen Polarregion auf. Viel seltener sind dagegen spezielle Lichtspektakel in noch höheren Breiten, die ein geschlossenes Oval mit einem zusätzlichen Streifen durch das Zentrum des Lichtrings bilden. Rätselten Physiker lange über die Entstehungsprozesse dieser sogenannte Theta-Polarlichter, fand nun ein internationales Forscherteam erstmals eine schlüssige Erklärung. Diese stellen die Wissenschaftler nun in der Fachzeitschrift „Science“ vor.

„Wir entdeckten Signaturen eines energetischen Plasmas entlang der Magnetfeldlinien in hohen Breiten“, sagt Robert Fear von der University of Southampton. Im Unterschied zu den klassischen, länglichen Polarlichtern waren diese Magnetfeldlinien aber in sich geschlossen. Direkt in die Erdatmosphäre einfallender Sonnenwind konnte laut Forscher Fear daher nicht für die Lichterscheinung verantwortlich gemacht werden. Das Sonnenwind-Plasma mit seinen elektrisch geladenen Partikeln sei in diesen Abschnitten des Magnetfelds zu kalt, um Leuchteffekte erzeugen zu können.

„Eine Idee zur Klärung beruht auf der Annahme, dass sich in den Ausläufern des Magnetfelds in hohen Breiten doch ein eingefangenes, heißes Plasma ausbilden könnte“, sagt Fear. Hinweise auf diese Plasma-Falle fand der Forscher zusammen mit belgischen, amerikanischen und französischen Kollegen. Aufnahmen der vier ESA-Cluster-Satelliten und des IMAGE-Satelliten der Nasa offenbarten im September 2005 in der südlichen Hemisphäre eine unerwartete Plasmastruktur, die die Ausbildung von Theta-Polarlichtern erklären könnte. Es sei laut Fear sehr wahrscheinlich, dass der Mechanismus einer Plasma-Falle für das Theta-Polarlicht verantwortlich war.

Diese Messungen zeigen, dass Beobachtungen mehrerer Satelliten ungewöhnliche Prozesse in der Magnetosphäre der Erde erklären können. Damit konnten die Wissenschaftler die bisher gültigen Erklärungen zur Entstehung der Polarlichter deutlich erweitern.