Gewitter senden ihre Blitze nicht nur nach unten. Ihre heftigen elektrischen Entladungen können bis in hohe Luftschichten reichen und einen ganzen Zoo von kurzlebigen Leuchterscheinungen verursachen. Dazu gehören blaue Strahlen, die oberhalb der Wolke in die Höhe ragen, sowie rote, wie Flammen oder tentakelbewehrte Quallen erscheinende Strukturen – Kobolde genannt. Doch die rätselhafteste dieser Leuchterscheinungen ist auch eine der seltensten: Oberhalb der gut sichtbaren Kobolde, die in der Mesosphäre zwischen 50 und 80 Kilometern Höhe auftauchen, erscheint manchmal ein grünes Leuchten. Man nennt es »Ghost« (Green emissions from excited Oxygen in Sprite Tops) – englisch für Geist. Wie diese Geister in der Mesosphäre entstehen und warum sie so viel seltener sind als die Kobolde, war bisher völlig rätselhaft.

Eine Arbeitsgruppe um María Passas-Varo vom Instituto de Astrofísica de Andalucía ist nun dem Rätsel um die Geister auf die Spur gekommen. Wie sie in der Fachzeitschrift »Nature Communications« berichtet, tragen unter anderem metallisches Eisen und Nickel, die mit Sternschnuppen in die Atmosphäre gelangen, zu der Farbe bei. Das könnte, schreibt das Team weiter, auch ihr seltenes Auftreten erklären. Denn bisher führten Fachleute die grüne Farbe ähnlich den grünen Polarlichtern auf angeregte Sauerstoffatome zurück, doch die findet man eher in der Mesosphäre. Die kosmischen Metalle dagegen bilden Schichten in größerer Höhe – tiefer in der Atmosphäre sind sie meist chemisch gebunden.

Für ihre Studie beobachtete die Arbeitsgruppe die Oberseite von insgesamt 42 Kobolden mit dem Granada Sprite Spectrograph and Polarimeter (GRASSP) bei Barcelona. Das Instrument spaltet das Licht in seine Wellenlängen auf, so dass erkennbar wird, welche Elemente dazu beitragen. Nur bei einem dieser Ereignisse trat das grüne Leuchten eines mesosphärischen Geistes auf. Die Messungen zeigten, dass neben dem vermuteten Sauerstoff auch Stickstoff zum Leuchten beiträgt – und insbesondere die in dieser Atmosphärenschicht unerwarteten Metalle Eisen und Nickel.

Das Forschungsteam vermutet nun, dass Schwerewellen in der oberen Atmosphäre die aus dem All stammenden Metalle gelegentlich in niedrigere Höhen drücken. Nur wenn so ein Wellental mit einem heftigen Gewitter in der unteren Atmosphäre zusammenträfe, entstünden dann die mesosphärischen Geister. Das würde erklären, weshalb das Phänomen nur bei einem Bruchteil der Kobolde auftritt. Das Team vermutet sogar, dass die Metallatome allgemein eine Rolle für die Leuchterscheinungen über den Wolken spielen. Die elektronenreichen Metalle könnten, so die Überlegung, den Grundstock für die Lawinen freier Elektronen bilden, die Atome in der Luft zum Leuchten anregen, heißt es in der Veröffentlichung. Womöglich also sind die mysteriösen Leuchterscheinungen über Gewitterwolken letztlich ein hübsch anzusehendes Nebenprodukt von Sternschnuppen.