NASA-Forschende haben mit dem Global-scale Observations of the Limb and Disk (GOLD)-Bildgebungsinstrument faszinierende Plasmamuster in der oberen Atmosphäre entdeckt. Die Ionosphäre, 48 bis 965 Kilometer über der Erde, wird tagsüber elektrisch geladen und bildet Plasmabänder, die vom Magnetfeld der Erde beeinflusst werden. Diese Bänder können Kämme und Blasen bilden und die beobachteten Formen erzeugen.

Verschmelzung in der Atmosphäre

Das GOLD liefert die bisher klarste Sicht auf X- und C-Formen in der Ionosphäre. Früher erblickte man diese Formen nur während Sonnenstürmen und Vulkanausbrüchen. Neue Daten zeigen jedoch, dass X-Formen als Verschmelzung zweier C-Formen auch während geomagnetisch ruhiger Zeiten entstehen können. Das deutet darauf hin, dass lokale atmosphärische Faktoren eine Rolle spielen.

„Frühere Berichte über die Verschmelzung waren nur bei geomagnetisch gestörten Bedingungen zu finden – dies ist ein unerwartetes Merkmal bei geomagnetisch ruhigen Bedingungen“, erklärte Fazlul Laskar vom Labor für Atmosphären- und Weltraumphysik (LASP) der Universität von Colorado. Laskar ist auch der Hauptautor eines Artikels über diese Entdeckung, den er gemeinsam mit seinem Team im Journal of Geophysical Research: Space Physics veröffentlichte.

Niedrigere atmosphärische Bedingungen könnten die Ursache für die unerwarteten X-Formen sein. Computermodelle deuten darauf hin, dass diese Bedingungen das Plasma nach unten ziehen.

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„Wie bei einem Baum, der in einem windigen Gebiet wächst“

„Das X ist seltsam, weil es darauf hindeutet, dass es weitaus lokalere Antriebsfaktoren gibt“, betonte Jeffrey Klenzing, ein Wissenschaftler am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt. „Dies ist bei extremen Ereignissen zu erwarten, aber die Beobachtung während der ‚ruhigen Zeit‘ deutet darauf hin, dass die Aktivität der unteren Atmosphäre die Ionosphärenstruktur maßgeblich beeinflusst.“

Das GOLD hat auch C-förmige und umgekehrt C-förmige Plasmablasen entdeckt, die vermutlich von den Winden der Erde beeinflusst werden. Die Formen bildeten sich in geringer Entfernung zueinander, manchmal nur 634 Kilometer auseinander.

„Es ist ein bisschen wie bei einem Baum, der in einem windigen Gebiet wächst“, so Klenzing. „Wenn der Wind typischerweise aus Osten kommt, neigt sich der Baum und wächst in diese Richtung.“

„Komplexer als wir erwartet haben“

Das Plasma in der Ionosphäre ist entscheidend für die Übertragung von Radiowellen und beeinflusst Radio- und GPS-Systeme. Störungen durch diese Plasmamuster könnten Kommunikations- und Navigationstechnologien beeinträchtigen.

Die Tatsache, dass man so dicht beieinander liegende, sehr unterschiedliche Blasenformen beobachte, zeige, „dass die Dynamik der Atmosphäre komplexer ist als wir erwartet haben“, so Klenzing.

Quellen: NASA; „The X-Pattern Merging of the Equatorial Ionization Anomaly Crests During Geomagnetic Quiet Time“ (Journal of Geophysical Research: Space Physics, 2024)

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