Blitze erzeugen niederfrequente Wellen, welche die Erde umkreisen. Dieses Phänomen ist als Schumann-Resonanz bekannt. Es verrät Wissenschaftlern, welche Arten von Atomen in der Atmosphäre eines Planeten existieren.
Schumann-Resonanz
Jede Sekunde zucken etwa 50 Blitze auf die Erde. Ihre Entladungen verschmelzen und werden stärker. So entstehen elektromagnetische Wellen, die um die Erde kreisen. Sie erzeugen einen rhytmischen Puls zwischen dem Boden und der unteren Ionosphäre. Diese elektromagnetische Signatur ist bekannt als Schumann-Resonanz.
Sie wurde zunächst nur von der Erdoberfläche aus beobachtet. 2011 entdeckten Wissenschaftler 2011, dass sie sie auch mit dem Vector Electric Field Instrument (VEFI) der NASA an Bord des Communications/Navigation Outage Forecast System (C /NOFS) Satelliten beobachten können.
Untersuchung anderer Planeten
In einem am im Astrophysical Journal veröffentlichten Artikel beschreiben Forscher, wie diese neue Technik auch zur Untersuchung anderer Planeten im Sonnensystem eingesetzt werden könnte. Sie bekämen sogar damit Aufschluss, wie das Sonnensystem entstanden ist.
„Die Frequenz der Schumann-Resonanz hängt nicht nur von der Größe des Planeten ab, sondern auch davon, welche Arten von Atomen und Molekülen in der Atmosphäre existieren, weil sie die elektrische Leitfähigkeit verändern“, sagt Fernando Simoes, der Autor dieser Arbeit und Weltraumwissenschaftler bei Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
„Wir könnten diese Technik also aus der Ferne nutzen, beispielsweise aus etwa 950 Kilometern über der Oberfläche eines Planeten. So können wir untersuchen, wie viel Wasser, Methan und Ammoniak dort vorhanden sind.“
Wie sind Planeten entstanden
Wasser, Methan und Ammoniak werden zusammenfassend als „flüchtige Stoffe“ bezeichnet. Die Tatsache, dass es auf verschiedenen Planeten in unterschiedlichen Mengen vorkommt, ist ein Hinweis darauf, wie Planeten entstanden sind. Die Zusammensetzung der Atmosphäre eines Planeten kann mit verschiedenen Techniken bestimmt werden. Sie sind recht genau, aber können nur bestimmte Regionen messen.
Schumann-Resonanz liefert Informationen über Dichte
Durch die Untersuchung der Schumann-Resonanz kann man jedoch Informationen über die globale Dichte beispielsweise von Wasser rund um den gesamten Planeten erhalten. Simoes und seine Kollegen glauben, dass die Kombination dieser Technik mit anderen Instrumenten beim Besuch eines Raumfahrzeugs auf einem Planeten eine genauere Bestandsaufnahme der Atmosphäre des Planeten ermöglichen könnte.
Ursprünge des Sonnensystems
„Und wenn wir ein besseres Gefühl für die Häufigkeit dieser Art von Atomen auf den äußeren Planeten bekommen könnten“, sagt Simoes, „wüssten wir mehr über die Häufigkeit im ursprünglichen Nebel, aus dem sich das Sonnensystem entwickelte.“ Genaue Beschreibungen der Planetenatmosphären könnten auch Aufschluss darüber geben, wie die Entwicklung des Sonnensystems dazu geführt hat, dass die äußeren Planeten einen hohen Prozentsatz an flüchtigen Stoffen aufweisen, die inneren Planeten jedoch nicht.
Dramatische Ideen
Um die Schumann-Resonanz von oben nachzuweisen, müssen sich die Instrumente immer noch ziemlich nahe am Planeten befinden. Deshalb eignet sich diese Technik nicht zur Untersuchung der Atmosphären von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems aus der Ferne. Stattdessen stellen sich Wissenschaftler etwas viel Dramatischeres vor.
Nachdem ein Raumschiff die Beobachtung eines Planeten abgeschlossen hat, könnte es die Schumann-Resonanz erkennen, während es seinen Eintritt in die Atmosphäre beginnt. Während des Prozesses der Selbstzerstörung würde das Raumschiff noch bis zur allerletzten Minute seiner Existenz wertvolle wissenschaftliche Daten liefern.
Dieser Beitrag stammt von Karen C. Fox vom Goddard Space Flight Center der NASA. Wir haben ihn übersetzt.
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