Teleskop-Aufnahmen zeigen riesige Plasmaröhren, die über der Erde schweben
Teile dieser Hülle wirken wie ein Plasmaschild, der energiereiche Teilchen davon abhält, in tiefere Schichten vorzudringen. Schon vor einiger Zeit entdeckten Forscher im inneren Bereich dieses Gürtels rätselhafte Muster im Plasma, die durch die unterschiedliche Dichte der umherkreisenden Elektronen entstehen — sie sehen aus wie Zebrastreifen. Erste Modelle deuteten darauf hin, dass sie durch einen Resonanzeffekt zwischen der Drift der Elektronen und dem elektromagnetischen Feld der Erde gebildet werden.
Die genaue Struktur dieser Streifen blieb so lange unklar, bis Cleo Loi von der University of Sydney und ihre Kollegen die Streifen mit Hilfe des Murchison Widefield Array (MWA) genauer untersucht haben — in Westaustralien, vor zwei Jahren. Das Ergebnis der Untersuchung erschien im Fachmagazin „Geophysical Research Letters“.
Die Zebrastreifen entpuppten sich als gigantische Plasmaröhren
Das verwendete Radioteleskop besteht aus 128 Teilantennen und kann besonders schnell aufeinanderfolgende Aufnahmen erstellen. Das machte es den Wissenschaftlern möglich, sogar die zeitlichen Veränderungen der Plasmastreifen aufzunehmen.
„Wir sahen ein auffallendes Muster im Himmel, bei dem sich Streifen von hochdichtem Plasma mit weniger dichten Streifen abwechselten“, zitiert das Wissenschaftsmagazin „sciencexx“ Loi. „Dieses Muster driftete langsam und orientierte sich dabei an den Linien des Erdmagnetfelds — fast wie ein Polarlicht.“
Nachdem die Forscher die mysteriösen Zebrastreifen genauer beobachteten, entpuppten sie sich als Plasmaröhren. Das sind gigantische gebogene Röhren, die weit oberhalb der Erdoberfläche am Himmel zu sehen sind. „Seit mehr als 60 Jahren haben Forscher vermutet, dass es diese Strukturen gibt — wir haben sie nun erstmals direkt sichtbar gemacht“, so Loi.
„Die Entdeckung der Struktur ist wichtig, weil sie ungewollte Signalstörungen verursachen. Die könnten beispielsweise unsere zivilen und militärischen Navigationssysteme betreffen, die satellitenbasiert sind. Wir müssen die Röhren also verstehen“, schreibt Loi auf der Webseite der University of Sydney.
Mit dem Teleskop schafften es die Wissenschaftler erstmals, die dreidimensionale Struktur dieser Plasmastreifen einzufangen und zu analysieren. Dafür verarbeiteten sie die Signale der westlichsten und östlichsten Antennen getrennt, sodass die sehr kleine Parallaxenverschiebung Aufschluss über die räumliche Tiefe gab.
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„Das ist, als würde man das Teleskop zu einem Paar Augen umfunktionieren“, erklärt Loi. „Dadurch konnten wir den Abstand zwischen den Streifen, ihre Höhe über dem Grund und ihre Inklination genau erfassen — das war zuvor nicht möglich.“
Die Plasmaröhren liegen in etwa 600 Kilometern Höhe in der oberen Ionosphäre, sie reichen aber bis in die Plasmasphäre hinauf. Außerdem ist ihre Anordnung überraschend regelmäßig, denn sie folgen den Feldlinien des Erdmagnetfelds.
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