Am 8. November 2020 flog die NASA-Raumsonde Juno durch ein intensives Elektronenband, das von dem größten Jupitermond Ganymed zu dessen Polarlichtabdruck auf dem Gasriesen reichte. Wissenschaftler des Southwest Research Institute nutzten Daten der Raumsonde, um die Teilchenpopulation zu untersuchen, die sich entlang der Magnetfeldlinie zwischen Ganymed und Jupiter bewegt, während sie gleichzeitig die damit zusammenhängenden Polarlichtemissionen beobachteten, um die rätselhaften Prozesse zu entschlüsseln, welche die schimmernden Lichter auslösen.
“Jupiters größte Monde erzeugen ihre eigenen Polarlichter an Jupiters Nord- und Südpolen”, sagte Dr. Vincent Hue, der Hauptautor einer Studie, die die Ergebnisse dieser Forschung beschreibt. “Jeder Polarlichtabdruck, wie wir sie nennen, ist magnetisch mit seinem jeweiligen Mond verbunden, ähnlich wie eine magnetische Leine, die mit dem Mond verbunden ist und auf Jupiter selbst leuchtet.”
Wie die Erde entwickelt Jupiter Polarlichter in den Polarregionen, wenn Teilchen aus seiner riesigen Magnetosphäre mit Molekülen in der Jupiteratmosphäre wechselwirken. Allerdings sind Jupiters Polarlichter deutlich stärker als die irdischen und im Gegensatz zur Erde erzeugen die größten Jupitermonde auch Polarlichtregionen. Die Juno-Mission unter Leitung von Dr. Scott Boltom vom SwRI umkreist Jupiter in einer polaren Umlaufbahn und flog durch das Elektronen-“Band”, das Ganymed mit seinem Polarlichtabdruck verbindet.
“Vor Juno wussten wir bereits, dass diese Emissionen recht komplex sein können und von einer einzigen Polarlichtregion bis hin zu mehreren Gebieten reichen, die manchmal einen Polarlichtvorhang nachzogen, den wir als Abdruckschweif bezeichnen”, sagte Dr. Jamey Szalay von der Princeton University. “Juno fliegt extrem nah an Jupiter und zeigte, dass diese Polarlichtflecken noch viel komplexer sind, als bislang angenommen.”
Ganymed ist der einzige Mond in unserem Sonnensystem mit seinem eigenen Magnetfeld. Seine kleine Magnetosphäre interagiert mit Jupiters gewaltiger Magnetosphäre, was Wellen erzeugt, die Elektronen entlang der Magnetfeldlinien des Gasriesen beschleunigen. Das kann von Juno direkt gemessen werden.
Zwei vom SwRI geleitete Instrumente an Bord von Juno, das Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE) und das Ultraviolet Spectrometer (UVS) lieferten entscheidende Daten für diese Studie. Außerdem wurde die Studie von Daten des Magnetfeldsensors unterstützt, der am Goddard Space Flight Center der NASA konstruiert wurde.
“JADE maß die Elektronen, die sich entlang der Magnetfeldlinien bewegten, während das UVS den damit zusammenhängenden Polarlichtabdruck abbildete”, sagte Dr. Thomas Greathouse vom SwRI, ein Co-Autor der Studie.
Video-Link: https://youtu.be/xGUtx0IvYZI
Auf diese Weise ist Juno fähig, den Elektronenregen zu messen und sofort danach das ultraviolette Licht zu registrieren, das er beim Auftreffen auf Jupiter erzeugt. Frühere Juno-Messungen zeigten, dass große, magnetische Störungen die Elektronenstrahlen begleiteten und den Polarlichtabdruck erschufen. Dieses Mal beobachtete Juno jedoch keine ähnlichen Störungen bei dem Elektronenstrahl.
“Wenn unsere Interpretation korrekt ist, ist dies eine Bestätigung für eine zehn Jahre alte Theorie, die wir erstellten, um die Morphologie der Polarlichtabdrücke zu erklären”, sagte Dr. Bertrand Bonfond, ein Co-Autor der Studie von der Liège University in Belgien. Die Theorie besagt, dass Elektronen, die in beide Richtungen beschleunigt werden, diesen Tanz aus mehreren Polarlichtabdrücken verursachen.
“Die Jupiter-Ganymed-Beziehung wird von der erweiterten Juno-Mission weiter erforscht, ebenso von der kommenden JUICE-Mission der European Space Agency (ESA)”, sagte Hue. “Das SwRI baut die nächste Generation der UVS-Instrumente für die Mission.”
Studie: “A Comprehensive Set of Juno In Situ and Remote Sensing Observations of the Ganymede Auroral Footprint” von Hue et al.
(THK)
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