Barriere entdeckt

Schutzschild bewahrt Erde vor “Killer-Elektronen”

28.11.2014 05:50

Mithilfe der 2012 gestarteten Zwillingssonden "Van Allen Probes" haben Forscher in rund 11.500 Kilometern Höhe einen bislang unbekannten, unsichtbaren Schutzschild entdeckt, der unsere Erde vor den sogenannten Killer-Elektronen des äußeren Van-Allen-Gürtels schützt. Diese energiereichen Teilchen, die eine Gefahr für Astronauten und Satelliten darstellen, prallen an ihm ab wie an einer Glaswand, berichten die Wissenschaftler.

Entdeckt haben Forscher um Daniel Baker von der University of Colorado die unsichtbare Barriere im Van-Allen-Gürtel, in dem energiereiche, geladene Teilchen (Protonen und Elektronen), die durch das magnetische Feld der Erde eingefangen werden, mit nahezu Lichtgeschwindigkeit um den Planeten rasen.

Unsichtbare Barriere in 11.500 Kilometern Höhe
Wie nun von den "Van Allen Probes" (das kleine Bild zeigt eine der beiden Sonden) zur Erde gefunkte Daten enthüllen, bricht die Zone der ultraschnellen "Killer-Elektronen" in einer Höhe von 11.500 Kilometern urplötzlich ab. "Es ist, als ob diese Elektronen gegen eine Glaswand im All prallen", beschreibt Baker das Phänomen. "Das Ganze erinnert an die Schutzschilde in der Serie 'Star Trek', mit denen Angriffe von Feinden abgewehrt werden", sagt der Wissenschaftler, der von einem "sehr ungewöhnlichen, aber ausgeprägten Phänomen" spricht.

Bislang waren die Experten davon ausgegangen, dass die Elektronen, die mit einer Geschwindigkeit von fast 300.000 Kilometern pro Sekunde unterwegs sind, allmählich weiter Richtung Erde driften und schließlich durch Wechselwirkungen mit Teilchen in der oberen Erdatmosphäre quasi geschluckt werden. Doch genau das ist nicht der Fall - die unsichtbare Barriere scheint die "Killer-Elektronen" in einer Höhe von 11.500 Kilometern zu stoppen, schreiben die Forscher im Fachjournal "Nature".

Schützt kaltes Plasma unsere Erde?
Was genau für das Phänomen verantwortlich ist, ist noch nicht ganz klar. In Verdacht haben die Forscher Wolken aus kaltem, elektrisch geladenem Gas in der Ionosphäre unserer Erde. Dieses Plasma erzeugt an den Rändern dieser Zone niederfrequent elektromagnetische Wellen, die als Plasmasphären-Rauschen bezeichnet werden. Die Daten der "Van Allen Probes" legen nahe, dass dieses Rauschen die Bahn der "Killer-Elektronen" verändert und sie so ablenkt, dass sie mit elektrisch neutralen Gasatomen in den oberen Atmosphärenschichten kollidieren und dabei absorbiert werden. Das scheint in einer "extrem scharf abgegrenzten" Region in rund 11.500 Kilometern zu passieren, so die Forscher.

Die Zwillingssonden "Van Allen Probes" waren am 30. August 2012 an Bord einer "Atlas"-Rakete vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida aus ins Weltall gestartet. Sie sollen durch den Van-Allen-Strahlungsgürtel fliegen und Erkenntnisse über die energiereichen, elektrisch geladenen Elementarteilchen in dessen beiden Zonen sammeln. Erst im Vorjahr haben NASA-Forscher mit ihrer Hilfe in etwa 19.100 bis 22.300 Kilometern Höhe einen dritten Strahlungsgürtel um die Erde geortet.

Van-Allen-Strahlungsgürtel 1958 entdeckt
Der anno 1958 entdeckte Van-Allen-Strahlungsgürtel - benannt nach dem US-Astrophysiker und Raumfahrtpionier James Alfred Van Allen - ist ein Torus energiereicher, geladener Teilchen, die durch das magnetische Feld der Erde eingefangen werden.

Er besteht im Wesentlichen aus zwei Strahlungszonen: Die innere (im Bild grün dargestellt) erstreckt sich in niedrigen geografischen Breiten in einem Bereich von etwa 1.000 bis 6.000 Kilometern über der Erdoberfläche und besteht hauptsächlich aus hochenergetischen Protonen. Die zweite (lila) befindet sich in etwa 13.000 bis knapp 60.000 Kilometern Höhe und enthält vorwiegend schnelle Elektronen.