Schilde hoch

Hoch über der Erdatmosphäre sausen Elektronen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit vorbei. Solche ultrarelativistischen Elektronen, die das äußere Band der Van-Allen-Strahlungsgürtel bilden, können in nur fünf Minuten um den Planeten streifen und alles auf ihrem Weg bombardieren. Die Exposition gegenüber solch hochenergetischer Strahlung kann die Satellitenelektronik verwüsten und ernsthafte Gesundheitsrisiken für Astronauten darstellen.





Jetzt haben Forscher am MIT und anderswo eine harte Grenze dafür identifiziert, wie nahe ultrarelativistische Elektronen aneinander kommen können. Unabhängig davon, wo sie den Äquator umkreisen, können sie trotz ihrer intensiven Energie nicht näher als etwa 11.000 Kilometer an die Oberfläche des Planeten herankommen.

Was diese hochenergetische Strahlung in Schach hält, scheint weder das Magnetfeld des Planeten noch weitreichende Radiowellen zu sein, sondern eher ein Phänomen namens Plasmasphärenrauschen – sehr niederfrequente elektromagnetische Wellen in der oberen Atmosphäre, die, wenn sie durch einen Lautsprecher abgespielt werden, ähneln statischem oder weißem Rauschen.

Die Ergebnisse des Teams, veröffentlicht in Natur , basieren auf Daten, die von den Van-Allen-Sonden der NASA gesammelt wurden – Zwillingsschiffe, die in der rauen Umgebung der Van-Allen-Strahlungsgürtel kreisen. Jede Sonde ist so konstruiert, dass sie einem konstanten Strahlungsbeschuss standhält, um das Verhalten hochenergetischer Elektronen im Weltraum zu messen.



Nach der Analyse der ersten 20 Monate der von den Sonden zurückgegebenen Daten stellten die Forscher eine äußerst scharfe Barriere gegen ultrarelativistische Elektronen fest. Diese Barriere hielt sogar einem Sonnensturm stand, der im Oktober 2013 Elektronen schrittweise zur Erde trieb.

Die Gruppe fand heraus, dass die natürliche Barriere möglicherweise auf eine Wechselwirkung zwischen einfallenden Elektronen und Plasmasphärenrauschen zurückzuführen ist. Diese Schlussfolgerung basierte auf der Messung des Nickwinkels der Elektronen durch die Van-Allen-Sonden – dem Grad, in dem die Bewegung eines Elektrons parallel oder senkrecht zum Magnetfeld des Planeten verläuft. Die Forscher fanden heraus, dass das Zischen der Plasmasphäre langsam die Bahnen der Elektronen rotiert, was dazu führt, dass sie auf einer Flugbahn parallel zu einer Magnetfeldlinie in die obere Atmosphäre fallen. In der Atmosphäre kollidieren sie wahrscheinlich mit neutralen Atomen und verschwinden.

Es ist ein sehr ungewöhnliches, außergewöhnliches und ausgeprägtes Phänomen, sagt John Foster, stellvertretender Direktor des Haystack Observatory des MIT. Dies sagt uns, wenn Sie einen Satelliten oder eine umlaufende Raumstation mit Menschen direkt innerhalb dieser undurchdringlichen Barriere parken würden, würden Sie erwarten, dass sie eine viel längere Lebensdauer haben. Das ist gut zu wissen.



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