So verlockend es auch sein mag, sich den Raum als leer vorzustellen, nichts könnte weiter von der Wahrheit entfernt sein. Tatsächlich erzeugen Wechselwirkungen zwischen unsichtbaren Kräften ständig alle Arten von Wetter im Raum außerhalb unserer Atmosphäre, von der von der Sonne erzeugten Strahlung bis zu magnetischen Stürmen. Zum ersten Mal haben NASA-Wissenschaftler die fundamentalen Kräfte beobachtet, die eine der mysteriösesten (und destruktivsten) Formen von Weltraumphänomenen auslösen, denen sie begegnet sind.
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Wissenschaftler glauben, dass das Erdmagnetfeld uns größtenteils vor Strahlung und Sonnenwinden schützt, die sonst eine ungeschützte Atmosphäre verscheuchen würden. Da es sich in die entgegengesetzte Richtung zum Magnetfeld der Sonne bewegt, stoßen sie sich normalerweise gegenseitig ab. Hin und wieder richten sich jedoch Bruchteile der beiden Magnetosphären neu aus und verbinden sich kurzzeitig. Obwohl diese Verknüpfungen nur von kurzer Dauer sind, erzeugen sie mächtige Energiestöße, berichtet Maddie Stone für Gizmodo .
"Wenn sich die beiden Magnetfelder verbinden, kann die Sonnenenergie direkt in die Magnetosphäre fließen", sagt Jim Burch, Vizepräsident für Weltraumwissenschaften und -technik am Southwest Research Institute, gegenüber Loren Grush für The Verge . "Es versetzt das gesamte Feld in Bewegung."
Während dieser Verbindungen strömen hochenergetische Sonnenpartikel direkt von unserem Stern in das Erdmagnetfeld. Das Ergebnis kann von ausgefallenen Stromnetzen und deaktivierten Satelliten bis hin zur Auslösung von Auroren und geomagnetischen Stürmen in der Erdatmosphäre reichen. Obwohl Wissenschaftler die Auswirkungen der magnetischen Wiederverbindung seit Jahrzehnten beobachten, ist das Phänomen im Labor äußerst schwierig zu untersuchen, da es sehr schnell und in winzigem Maßstab abläuft, berichtet Daniel Clery für das Science Magazine. Gleichzeitig hat es in der Vergangenheit nicht geklappt, einen Blick auf diese Ereignisse mit Satelliten zu werfen, da die Geräte nicht schnell genug waren.
"Aus früheren Messungen von Satelliten wissen wir, dass die Magnetfelder wie eine Schleuder wirken und die Protonen beschleunigen", sagte Burch in einer Erklärung. "Das jahrzehntealte Rätsel ist, was die Elektronen tun und wie sich die beiden Magnetfelder verbinden. Satellitenmessungen von Elektronen waren um den Faktor 100 zu langsam, um den Bereich der magnetischen Wiederverbindung abzutasten."
Um zu versuchen, eine magnetische Wiederverbindung in Aktion zu erleben, haben Burch und seine Kollegen gemeinsam mit der NASA vier Raumschiffe entwickelt, die in eine Umlaufbahn um die Erde gebracht wurden. Die Raumsonde, die als Magnetospheric Multiscale (MMS) -Mission bezeichnet wird, enthält empfindliche Instrumente, mit denen die Bewegung von Ionenelektronen sowie Verzerrungen im Erdmagnetfeld gemessen werden können, die durch das Phänomen verursacht wurden, berichtet Cleary. Sie mussten nicht lange warten: Die Satelliten wurden im März 2015 in die Umlaufbahn gebracht und registrierten im folgenden Oktober eine magnetische Wiederverbindung.
Durch Messungen des Phänomens alle 30 Millisekunden konnten die Wissenschaftler viel darüber lernen, wie Energie während der Wiederverbindung übertragen wird. Sie erkannten auch, dass die Energie, die während der magnetischen Wiederverbindung erzeugt wird, das Ergebnis von Elektronen ist, die während des Energietransfers aufgeladen werden, berichtet Stone.
"Dies ist eine wertvolle Erkenntnis", sagt Amitava Bhattacharjee, ein Astrophysiker der Princeton University, der nicht an der Studie beteiligt war, gegenüber Grush. "Es testet die Vergangenheitstheorie und zeigt auf jeden Fall, dass bestimmte Merkmale tatsächlich von der Theorie vorhergesagt wurden."
Mit diesen neuen Daten hoffen die Forscher, dass die magnetische Wiederverbindung ein neues Licht auf das Weltraumwetter, Sterne mit starken Magnetfeldern und sogar die magnetische Umgebung in erdgebundenen Kernreaktoren werfen wird, schreibt Stone. Vielleicht können Wissenschaftler eines Tages sogar vorhersagen, wann es zu einer magnetischen Wiederverbindung kommen wird.
"Wenn Sie die zugrunde liegende Physik verstehen, die das Weltraumwetter bestimmt", sagt Burch zu Grush. "Ich gehe davon aus, dass Sie Stürme besser vorhersagen können."
