Uranus, gesehen vom James Webb Space Telescope (Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI)
Viel von dem, was wir über den Uranus wissen, stammt aus Daten, die von der NASA-Raumsonde Voyager 2 gesammelt wurden. Vor achtunddreißig Jahren flog diese Sonde an dem Eisriesen vorbei und ermöglichte der Menschheit den ersten Blick aus der Nähe auf den siebten Planeten der Sonne.
Der Schnappschuss, den Voyager 2 lieferte, vermittelte uns jedoch ein merkwürdiges Bild von Uranus. Es deutete darauf hin, dass die Welt eine extreme Magnetosphäre hat – auf die Gefahr hin, den Planeten zu vereinfachen, ein riesiges Magnetfeld um den Planeten herum – das mit energiegeladenen Partikeln gefüllt ist, die herumwirbeln. Und, nun ja, das passte einfach nicht zum Wissen der Wissenschaftler über die Funktionsweise von Magnetfeldern. Das Problem war der beobachtete Mangel an Plasma in der Magnetosphäre des Uranus, was eine erwartete Voraussetzung für die energiereichen Teilchen ist, die Voyager 2 dort gesehen hat.
Seither wurde Uranus als Ausreißer betrachtet – als der Planet mit der seltsamen Magnetosphäre. Doch eine neue Analyse der ursprünglichen Daten von 1986 könnte dem Uranus endlich eine Chance geben. Wissenschaftler halten es für möglich, dass die Magnetosphäre des Uranus vor langer Zeit verändert wurde – genau zu dem Zeitpunkt, als Voyager 2 vorbeiflog.
Dieses Etwas, so das Forschungsteam, war ein Anstieg des Sonnenwinddrucks oder ein starker Anstieg der geladenen Teilchen (oder des Plasmas), die von der äußeren Schicht der Sonne, der Korona, freigesetzt wurden. Der Druck könnte die Magnetosphäre des Uranus drastisch verändert haben, indem er sie auf etwa 20 % des normalen Wertes komprimierte. Dieser Druck könnte auch dazu führen, dass sich das Plasma innerhalb der Magnetosphäre vorübergehend entleert.
Mit anderen Worten: Unser Verständnis des Uranus in den letzten Jahrzehnten könnte allein durch den unglücklichen Zeitpunkt des Vorbeiflugs von Voyager 2 stark verzerrt worden sein.
„Die Raumsonde sah den Uranus unter Bedingungen, die nur in etwa 4% der Zeit auftreten“, sagte Jamie Jasinski, Hauptautor der neuen Analyse und Weltraumplasmaphysiker am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, in einer Erklärung. „Wäre Voyager 2 nur ein paar Tage früher angekommen, hätte sie eine völlig andere Magnetosphäre auf dem Uranus beobachtet.“
Was ist eine Magnetosphäre?
Eine Magnetosphäre ist eine „Blase“ um einen Planeten, die eine große Rolle für den Zustand des Planeten spielt, indem sie ihn vor kosmischer und solarer Teilchenstrahlung abschirmt. Diese Teilchenstrahlung wird entlang der Magnetfeldlinien der Magnetosphäre eingefangen, die die eingefangenen Teilchen in Strahlungsgürteln konzentrieren. Die Magnetosphäre der Erde schützt unsere Atmosphäre zum Beispiel vor den Sonnenwinden, die von der Sonne ausgehen. Ohne sie würde sich unsere Atmosphäre verschlechtern, was die Erde unbewohnbar machen würde.
Die beobachtete Magnetosphäre des Uranus gab den Wissenschaftlern Rätsel auf, da die Strahlungsgürtel extrem intensiv zu sein schienen. Sie hatten eine „Intensität, die nur noch von den berüchtigten Strahlungsgürteln des Jupiters übertroffen wird“, heißt es in der Erklärung. Es gab jedoch keine erkennbare Quelle für energiereiche Teilchen, so dass diese intensiven Strahlungsgürtel ein Rätsel blieben – bis jetzt.
Wenn man die Theorie des Sonnenwindstoßes mit einbezieht, ergibt das Bild langsam einen Sinn.
Der Druck des Sonnenwinds hat wahrscheinlich Plasma aus dem Magnetosphärensystem des Uranus ausgetrieben und einen vorübergehenden Zustand geschaffen, in dem die Magnetosphäre des Planeten ziemlich extrem wurde. Der Wind hätte geladene Teilchen in die Strahlungsgürtel des Uranus geschleudert (man erinnere sich, dass sie aus Plasma bestehen), was deren überraschende Intensität erklären könnte.
Die neue Analyse deutet außerdem darauf hin, dass die fünf großen Monde des Uranus, von denen man bisher annahm, dass sie träge sind, in Wirklichkeit geologisch aktiv sein könnten.
Diese künstlerischen Darstellungen zeigen das Verhalten der Magnetosphäre des Uranus vor der Ankunft von Voyager 2 (erste Tafel) und dann die Veränderungen, als Voyager 2 vorbeiflog (zweite Tafel). (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)
„Wir suchten nach einer Erklärung für das ungewöhnliche Verhalten des Uranus“, sagte die JPL-Wissenschaftlerin Linda Spilker, die sich an den Vorbeiflug von Voyager 2 im Jahr 1986 erinnert, in der Erklärung. „Diese neue Arbeit erklärt einige der scheinbaren Widersprüche, und sie wird unsere Sicht auf den Uranus erneut verändern“, so Spilker weiter.
ASA startete Voyager 2 an Bord der Titan IIIE-Centaur im Jahr 1977. Sie war die erste von zwei Sonden, die die äußeren Planeten untersuchen sollten. Voyager 1, im Wesentlichen ihr Zwilling, startete einige Wochen später.
Jetzt ist Voyager 2 fast 13 Milliarden Meilen von der Erde entfernt, und die NASA steht immer noch in Kontakt mit ihr, um wertvolle wissenschaftliche Daten über unser Sonnensystem und darüber hinaus zu erhalten. Vor einigen Wochen traf die NASA die schwierige Entscheidung, eines der wissenschaftlichen Instrumente von Voyager 2 abzuschalten, um Energie zu sparen, damit die Mission fortgesetzt werden konnte.
Die geliebte Voyager 1 hat in den letzten Monaten ebenfalls für viele Schlagzeilen gesorgt. Letztes Jahr versetzte Voyager 1 Wissenschaftler und Weltraumfans auf der ganzen Welt in helle Aufregung, als die NASA den Kontakt zu dem ehrwürdigen Weltraumforscher verlor, um ihn dann einige Monate später dank der unerschrockenen Arbeit seiner Betreiber wiederherzustellen.
Die Forschungsergebnisse wurden am 11. November in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
