Genau genommen gibt es keine strengen Grenzen zwischen Erde und Weltraum. Unsere Atmosphäre endet nicht nur in einer bestimmten Höhe. es verschwindet allmählich. Eine neue Studie des russischen Weltraumforschungsinstituts (SRI) zeigt, dass sich unsere Atmosphäre auf 630.000 km in den Weltraum erstreckt.
Der Hauptautor dieser Studie ist Igor Baliukin. ein Forscher am russischen SRI, Abteilung für Planeten, Physik und kleine Körper des Sonnensystems. Jean-Loup Bertaux von LATMOS an der Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines, Frankreich, war ebenfalls an der Studie beteiligt. Die Studie verwendete Archivdaten von SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), um die gasförmige Ausdehnung der Erdatmosphäre zu ermitteln.
In dieser Studie geht es um die sogenannte Geocorona. Es ist eine riesige Wolke von Wasserstoffatomen, die sich dort befindet, wo die Erdatmosphäre mit dem Weltraum verschmilzt. SOHO hat 12 wissenschaftliche Instrumente an Bord, von denen eines SWAN (Solar Wind Anisotropies) heißt. SWAN konnte das Wasserstoffsignal von der Geocorona verfolgen und seine Außengrenzen genauer als je zuvor erfassen.
Apollo 16-Astronauten fotografierten 1972 tatsächlich die Geocorona mit der ersten Kamera auf der Mondoberfläche. Zu diesem Zeitpunkt wussten sie jedoch noch nicht, dass sie sich tatsächlich noch in der Erdatmosphäre befanden.
“Der Mond fliegt durch die Erdatmosphäre.”
Igor Baliukin, Russlands Weltraumforschungszentrum.
In dieser Studie geht es auch um das sogenannte Lyman-Alpha-Licht. Es ist eine bestimmte Wellenlänge von Ultraviolett, die mit Wasserstoffatomen interagiert. Die Atome können dieses Licht sowohl absorbieren als auch emittieren. Das Problem ist, dass dieses Licht in der Erdatmosphäre absorbiert wird. Die Ausdehnung der Korona kann nur vom Weltraum aus gesehen werden. Selbst dann können SWAN / SOHO-Beobachtungen nur zu bestimmten Jahreszeiten durchgeführt werden, wenn die Erde und ihr Geocorona-Rad in Sichtweite des Observatoriums sind.
Das Design von SWAN ermöglicht es, die Wasserstoffatome in der Geocorona zu messen und die Wasserstoffatome im Weltraum herauszufiltern oder zu verwerfen.
Die Wissenschaftler hinter der neuen Studie fanden heraus, dass Sonnenlicht Wasserstoffatome am Tag der Erde komprimiert und auch auf der Nachtseite eine erhöhte Dichte erzeugt. Diese Dichte ist jedoch nur relativ; Die tagesdichte Region hat nur 70 Atome pro Kubikzentimeter in 60.000 km Höhe über der Erde. In der Entfernung des Mondes gibt es nur etwa 0,2 Atome pro cm³.
“Der Mond fliegt durch die Erdatmosphäre", Sagte Baliukin, Hauptautor des Papiers, in dem die Ergebnisse vorgestellt wurden. „Wir waren uns dessen nicht bewusst, bis wir Beobachtungen abstaubten, die das SOHO-Raumschiff vor über zwei Jahrzehnten gemacht hatte.”
Obwohl sich die Geocorona weit genug erstreckt, um den Mond zu erfassen, bedeutet dies nicht, dass sie in irgendeiner Weise zur Erforschung des Weltraums beitragen würde. Obwohl der Wasserstoff eine Erweiterung der Atmosphäre ist, ist die Dichte der Wasserstoffatome immer noch so gering, dass es so ziemlich ein Vakuum ist. Aber das macht diesen Befund bei weitem nicht bedeutungslos.
“Auf der Erde würden wir es Vakuum nennen, daher ist diese zusätzliche Wasserstoffquelle nicht signifikant genug, um die Erforschung des Weltraums zu erleichtern", Sagt Igor.
Aber es ist wichtig, wenn es um Exoplaneten geht. Bei Planeten mit Wasserstoff in ihren Exosphären wird Wasserdampf oft näher an ihrer Oberfläche gesehen. Das ist bei Erde, Mars und Venus der Fall. Diese Tatsache könnte hilfreich sein, um festzustellen, welche Exoplaneten Wasser haben könnten.
“Dies ist besonders interessant, wenn Sie nach Planeten mit potenziellen Wasserreservoirs außerhalb unseres Sonnensystems suchen“, Erklärt Jean-Loup Bertaux, Co-Autor und ehemaliger Hauptermittler von SWAN.
Diese ausgedehnte Atmosphäre und das darin enthaltene Ultraviolett stellen keine Gefahr für Astronauten dar, die auf Missionen in dieser Region des Weltraums unterwegs sind. Mit der Geocorona ist auch ultraviolette Strahlung verbunden, da die Wasserstoffatome das Sonnenlicht in alle Richtungen streuen, aber die Auswirkungen auf Astronauten in der Mondumlaufbahn wären im Vergleich zur Hauptstrahlungsquelle - der Sonne - vernachlässigbar", Sagt Jean-Loup Bertaux.
Es ist jedoch möglich, dass die Geocorona astronomische Beobachtungen in der Nähe des Mondes beeinträchtigt. Dies ist etwas, das jedes Mondteleskop berücksichtigen müsste. „Weltraumteleskope, die den Himmel in ultravioletten Wellenlängen beobachten, um die chemische Zusammensetzung von Sternen und Galaxien zu untersuchen, müssten dies berücksichtigen“, Fügt Jean-Loup hinzu.
SOHO wurde 1995 ins Leben gerufen und studiert seit über 20 Jahren die Sonne. Es umkreist immer noch L1, obwohl es für eine zweijährige Mission konzipiert wurde. Im Laufe seiner bisherigen Lebensdauer hat es eine Reihe von „Neuheiten“ auf Lager.
Das SWAN-Instrument von SOHO beobachtete die Geocorona der Erde zwischen 1996 und 1998 dreimal. Das Team beschloss, diese Daten aus den SOHO-Archiven abzurufen und weiter zu analysieren. Diese Entdeckung lässt uns fragen, welche anderen Entdeckungen in seinen Archiven verborgen sind.
“Vor vielen Jahren archivierte Daten können häufig für neue wissenschaftliche Zwecke genutzt werden“, Sagt Bernhard Fleck, Projektwissenschaftler der ESA SOHO. „Diese Entdeckung unterstreicht den Wert der vor über 20 Jahren gesammelten Daten und die außergewöhnliche Leistung von SOHO.”
Die neue Studie ist in der veröffentlicht Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Weltraumphysik.
Quellen:
- Forschungsbericht: SWAN / SOHO Lyman?? Kartierung: Der Wasserstoff Geocorona erstreckt sich weit über den Mond hinaus
- ESA-Pressemitteilung: Die Erdatmosphäre erstreckt sich bis zum Mond und darüber hinaus
- SOHO Fact Sheet
