Polarlichter sind keine Spezialität der Erde. Auch Jupiter, der größte Planet unseres Sonnensystems, hat Auroras zu bieten, entdeckt im Jahr 1979 von der NASA-Raumsonde Voyager 1. Seitdem ist allerdings unklar, wie genau die Polarlichter des Jupiters erzeugt werden. Sind die Prozesse dort denen in der Magnetosphäre der Erde zumindest ähnlich? Oder ist etwas ganz anderes am Werk? Ein Forscherteam um Zhonghua Yao von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat nun im Fachmagazin »Science Advances« zumindest eine Teillösung vorgestellt.

Die Forscherinnen und Forscher kombinierten dafür Messungen am Ort des Geschehens mit Beobachtungen des ESA-Weltraumteleskops XMM-Newton, das im Röntgenbereich des elektromagnetischen Spektrums das All ins Visier nimmt. Die Polarlichter des Jupiters mögen zwar spektakulär sein, schließlich hat er von allen Planeten in unserem Sonnensystem das stärkste Magnetfeld aufzuweisen. Allerdings ist genau deshalb im sichtbaren Bereich im Gegensatz zu ihren irdischen Pendants recht wenig dieser sehr hellen Polarlichter zu sehen. Sie sind so energiereich, dass sie hauptsächlich im UV- und im Röntgenbereich über den Polregionen des Jupiters aufleuchten.

Während das Weltraumteleskop XXM-Newton die Jupiter-Auroren aus einer Umlaufbahn der Erde beobachten kann, ist die NASA-Raumsonde Juno vor Ort am Jupiter. Juno erforscht den Gasplaneten seit 2016 und kann dabei auch die Magnetosphäre untersuchen. Am 16. und 17. Juli 2017 konnte das Team um Zhonghua Yao die Polarlichtaktivität am Nordpol von Jupiter mit Hilfe von XXM-Newton beobachten, während die Raumsonde Juno im selben Zeitraum Messungen des Magnetfelds des Gasriesen machte.

Juno und XXM-Newton liefern Hinweise auf Entstehung der Jupiter-Polarlichter

Auf der Erde sorgen, vereinfacht gesagt, die Wechselwirkungen zwischen dem irdischen Magnetfeld und geladenen Teilchen wie Elektronen und Protonen für Polarlichter. Sonnenwinde, geladene Teilchenströme unseres Zentralgestirns, spielen dabei eine große Rolle. Sie schicken jene geladenen Teilchen überhaupt erst auf die Reise durch das Sonnensystem. Beim weiter entfernten Jupiter mögen wohl die Sonnenwinde ebenfalls eine Rolle spielen. Darüber hinaus betätigt sich aber auch der Jupitermond Io als Lieferant geladener Teilchen: Io ist vulkanisch aktiv und produziert dabei Schwefeldioxidgas. So wird die Magnetosphäre des Jupiters nach und nach mit Schwefel- und Sauerstoffionen angereichert.

Die Forschungsgruppe entdeckte mit Hilfe der Raumsonde Juno nun Hinweise auf EMIC-Wellen. Diese beschreiben Instabilitäten in Plasmen, also in Teilchengemischen aus geladenen Teilchen, im Weltraum. Laut den Messungen beeinflussen elektromagnetische Wellen in der Magnetosphäre des Jupiters solche EMIC-Wellen. Diese könnten dann dafür sorgen, dass die energiereichen, geladenen Schwefel- und Sauerstoffionen in der Jupiter-Magnetosphäre gestreut werden, entlang der Magnetfeldlinien gen Polregion rasen und dort schließlich die Polarlichter im Röntgenbereich des elektromagnetischen Spektrums erzeugen.

So abstrakt das klingen mag: Tatsächlich würde der Gasriese Jupiter mit seinen hochenergetischen, für uns auf den ersten Blick unsichtbaren Polarlichtern eine Ähnlichkeit zur Erde aufweisen. Denn auch auf beziehungsweise über der Erde werden Polarlichter von Protonen auf ganz ähnliche Art und Weise erzeugt. Laut Zhonghua Yao und seinem Team deutet das darauf hin, dass Polarlichtern allgemein ähnliche Entstehungsmechanismen zu Grunde liegen können – gleich, über welchem Planeten sie ein Himmelsspektakel bieten.