Es gibt turbulente, unerwartete Strömungen, die durch Jupiters Atmosphäre knistern und brillante Auroren erzeugen.
Juno, die NASA-Sonde, die den Gasriesen seit 2016 umkreist, bewegt sich 53,5 Tage lang über Jupiters Polarregionen und sammelt Daten über die Magnetkräfte, die ultraleichte Auroren über dem riesigen Planeten erzeugen. In einem neuen Artikel, der am 8. Juli in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht wurde, stellten Forscher, die mit Junos Daten arbeiteten, fest, dass die elektrischen Ströme, die durch die Jupiter-Magnetosphäre fließen - die Region ihrer Atmosphäre, die am reichsten an Magnetfeldlinien ist - nicht wie erwartet wirken. Die Sonde fand weniger Gleichstrom - Strom, der ständig in eine Richtung fließt - als von Physikern vorhergesagt. Es waren nur etwa 50 Millionen Ampere, ein unglaublich starker Strom, aber nicht so hoch, wie theoretische Modelle der Jupiter-Magnetosphäre vermuten ließen.
Dieser Befund legt nahe, dass "Wechselstrom" - Strom, der hin und her flackert - eine viel größere Rolle bei der Erzeugung von Jupiters Auroren spielt, als irgendjemand gedacht hat, schrieben die Forscher. Auf dem Jupiter wie auf der Erde sind Auroren ein Produkt wirbelnder Ströme in Magnetfeldern, die mit energiereichen Teilchen der Sonne interagieren.
"Diese Beobachtungen, kombiniert mit anderen Messungen von Juno-Raumfahrzeugen, zeigen, dass Wechselströme eine viel größere Rolle bei der Erzeugung von Jupiters Aurora spielen als das Gleichstromsystem", sagte Joachim Saur, ein Autor des Papiers, in einer Erklärung.
Auf der Erde denken wir normalerweise an Wechsel- und Gleichströme (AC und DC) in Bezug auf die Elektronik. Bekanntlich waren sich die Erfinder Thomas Edison und Nikola Tesla im späten 19. Jahrhundert nicht einig darüber, mit welcher Methode elektrische Geräte mit Strom versorgt werden sollten. Laut dem US-Energieministerium (DOE) wandelt sich Gleichstrom nicht so leicht zwischen verschiedenen Spannungen um, daher wollte Tesla den leichter umwandelbaren Wechselstrom zum Standard machen. Edison, der seine DC-abhängigen Patente bewachte, widersetzte sich der Änderung und verbreitete Fehlinformationen, dass AC laut DOE gefährlicher sei.
Tesla siegte am Ende und AC wurde zum Standard für US-Kraftwerke. Laut DOE hat Gleichstrom jedoch wieder an Bedeutung gewonnen, da mehr batteriebetriebene Geräte auf den Markt gekommen sind. Ihre Lichter werden wahrscheinlich mit Wechselstrom betrieben, aber es besteht eine gute Chance, dass das Gerät, auf dem Sie dies lesen, auf Gleichstrom angewiesen ist. (Deshalb benötigt Ihr Laptop ein Netzteil.)
Im Raum um Jupiter wird das Verhältnis von Wechselstrom zu Gleichstrom nicht durch Fehden vormoderner Erfinder bestimmt, sondern durch das Verhalten von Ionen in der Atmosphäre des Planeten. Jupiter hat aus mehreren Gründen starke Strömungen als die Erde, einschließlich seiner enormen Größe, seiner schnellen Spinrate und des Überschusses an geladenen Teilchen (Ionen), die aus Vulkanen auf dem Mond Io abgepumpt werden.
Dass ein so großer Anteil dieser Ströme Wechselstrom ist, scheint auf Turbulenzen in den Magnetfeldern des Planeten zurückzuführen zu sein, schrieben die Forscher. Turbulenzen in diesem Sinne beziehen sich auf die ungeordnete Art und Weise, in der die Form und Richtung der Magnetfelder schwankt. Und diese Turbulenzen erzeugen an jedem der beiden Pole des Jupiter unterschiedliche Effekte.
In der Zeit, in der Juno den Jupiter umkreiste, hat der Nordpol des Planeten etwa die Hälfte der Strömung des Südpols erfahren, schrieben die Forscher. Dies scheint auf die viel komplexere Anordnung der Magnetfeldlinien im Norden zurückzuführen zu sein, die den Stromfluss unterbricht. Im Süden, so schrieben sie, seien die Magnetfeldlinien "glatter".
Die Auswirkungen dieser Unterschiede sind in den Auroren der beiden Pole sichtbar. Im Norden sind die Auroren tendenziell weiter verbreitet und haben eine Struktur aus "Filamenten und Fackeln". Im Süden sind die Auroren tendenziell strukturierter, wobei sich ein "heller Bogen" aus dem Hauptoval heraus erstreckt, in dem Auroren auftreten.
Diese Forschung über Jupiters starke Magnetfelder, so die Forscher, könnte ihr Verständnis für das schwächere Magnetfeld der Erde verbessern - den Hauptschutz der Menschheit gegen raue Sonnenpartikel. Einige Forscher vermuteten bereits, dass Turbulenzen einen erheblichen Anteil der Strömungen auf unserem Planeten erzeugten. Diese Arbeit scheint dieser Idee Glaubwürdigkeit zu verleihen.
