Die Swarm-Konstellation der Europäischen Weltraumorganisation kann winzige Veränderungen im Magnetfeld der Erde aufspüren (Bildnachweis: ESA)
Satelliten haben es geschafft, schwache elektromagnetische Signale zu erkennen, die von den Gezeiten der Ozeane erzeugt werden. Dies deutet darauf hin, dass Sensoren aus dem Weltraum genutzt werden könnten, um Einblicke in die Bewegung anderer flüssiger Massen auf der Erde zu erhalten, einschließlich Magma unter der Oberfläche des Planeten.
Die Beobachtungen wurden von der Swarm-Konstellation der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) gemacht, die aus drei Satelliten besteht, die den Planeten in einer niedrigen Erdumlaufbahn in einer Höhe von 462 bis 511 Kilometern umkreisen.
Die 2013 gestarteten Swarm-Satelliten sind mit empfindlichen Magnetometern ausgestattet, die winzige Schwankungen im Erdmagnetfeld erkennen können, die durch die Gezeitenbewegungen des Ozeans verursacht werden. Das Magnetfeld der Erde wird durch die Bewegung von geschmolzenem Eisen im Kern des Planeten erzeugt. Es reicht Zehntausende von Kilometern in den Weltraum hinein und schirmt den Planeten vor schädlicher kosmischer Strahlung und Ausbrüchen geladener Teilchen von der Sonne ab.
Da das Meerwasser salzhaltige Ionen enthält, kann es Strom leiten. Wenn die Gezeiten das Meerwasser um den Globus treiben, erzeugt seine Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Planeten einen schwachen elektrischen Strom. Dieser Strom wiederum erzeugt ein schwaches elektromagnetisches Signal, das vom Weltraum aus erfasst werden kann. Die Forscher glauben, dass sie durch die Untersuchung der Schwankungen dieses Signals mehr über die Eigenschaften des Ozeanwassers erfahren können – und möglicherweise auch über das Magma unter der Erdoberfläche.
„Diese Studie zeigt, dass Swarm Daten über die Eigenschaften der gesamten Wassersäule unserer Ozeane liefern kann“, sagte Anja Strømme, ESA’s Swarm Mission Manager, in einer Erklärung.
Wissenschaftler glauben, dass sie aus solchen Messungen Informationen über Salzgehalt und Temperaturveränderungen in den Weltmeeren ableiten können. Auf der Magmaseite könnten sie Veränderungen erkennen, die starke Vulkanausbrüche ankündigen, wie den des polynesischen Vulkans Hunga Tonga im Jahr 2022.
Forscher entdeckten die magnetischen Gezeitensignale in Daten, die von den Swarm-Satelliten im Jahr 2017 aufgenommen wurden. Dieser Zeitraum entsprach dem solaren Minimum, in dem die Sonne nur wenige Sonnenflecken und Sonneneruptionen erzeugt, die das Magnetfeld der Erde anregen. Es ist möglich, dass eine solche Datenerfassung während eines aktiveren Teils des Sonnenzyklus nicht möglich wäre.
„Dies sind mit die kleinsten Signale, die bisher von der Swarm-Mission entdeckt wurden“, sagte Alexander Grayver, ein Geophysik-Forscher an der Universität Köln in Deutschland, in der Erklärung. „Die Daten sind besonders gut, weil sie während einer Periode des solaren Minimums gesammelt wurden, als es weniger Störungen durch das Weltraumwetter gab.“
Die Swarm-Mission hat ihr voraussichtliches Lebensende bereits überschritten, aber die Forscher hoffen, dass die Satelliten bis zum nächsten Sonnenminimum, das um das Jahr 2030 eintreten wird, in Betrieb bleiben werden.
Die Studie wurde in der Zeitschrift Philosophical Transactions of the Royal Society A im Dezember 2024 veröffentlicht.
