Ist „Steve“ doch keine Aurora?

Mysteriöses Leuchten: Das „Steve“ getaufte Himmelsphänomen ist offenbar doch keine Polarlicht-Variante. Denn neue Satellitendaten enthüllen, dass das Aufleuchten dieser rötlichen Lichtstreifen nicht von den sonst üblichen Teilchenströmen in der oberen Atmosphäre begleitet wird. Was dieses atmosphärische Leuchten stattdessen auslöst, bleibt aber weiterhin unbekannt. Forscher spekulieren nun darüber, ob es sich um eine Variante des „Airglow“ handeln könnte – oder um etwas noch völlig Unbekanntes.

}Schon vor einigen Jahren fingen Aufnahmen von Polarlicht-Fotografen ein ungewöhnliches Himmelsphänomen ein: Ein schmaler, aber tausende von Kilometern langer Streifen aus rötlichem Licht, der sich vom Horizont quer über den Himmel erstreckte und sich dabei langsam nach Westen bewegte. Seltsam auch: Während Polarlichter meist nur polwärts des 65. Breitengrads auftreten, kommen diese Lichtbögen außerhalb des bekannten Polarlicht-Ovals vor.

Anfang 2018 glaubten Forscher dann das Rätsel von Steve zumindest zum Teil gelöst zu haben. Denn Daten der SWARM-Satelliten während eines Steve-Ereignisses ergaben, dass dieses mit einem abrupten Anstieg der Temperatur und einem starken Fluss von schnellen Ionen in der oberen Atmosphäre verknüpft war. Steve zeigte damit Merkmale eines Auroraphänomens, das als subaurorale Ionendrift bezeichnet wird.

Jetzt jedoch haben Bea Gallardo-Lacourt von der University of Calgary und ihr Team weitere Daten zu Steve analysiert – und kommen zu einem ganz anderen Schluss. Anstoß dafür war ein weiteres glückliches Zusammentreffen von Satellitenüberflug und Steve-Lichtbogen. Am 28. März 2008 kreuzte der Wettersatellit NOAA-17 ein gerade aktives Steve-Ereignis und maß dabei die Protonen- und Elektronendichte in der oberen Atmosphäre.

Kein Teilchenstrom nachweisbar

Das überraschende Ergebnis: Entgegen den Erwartungen zeigten die Satellitendaten keine erhöhten Teilchenströme in rund 800 Kilometern Höhe. Das aber widerspricht einer Interpretation dieses Phänomens als Polarlichtvariante, wie die Forscher erklären. Denn bei einer Aurora „regnen“ Protonen und Elektronen aus dem Sonnenwind und der Magnetosphäre der Erde in die Ionosphäre und erzeugen bei Kollision mit den Luftteilchen das Leuchten.

"Steve" in Aktion, aufgenommen in British Columbia. © Andy Witteman - @CNLastro

Doch bei Steve fehlten diese energiereichen Elektronen und Protonen. „Zwar beobachten wir einen Anstieg bei energiearmen Elektronen von 50 bis 1.000 Elektronenvolt, aber selbst der gesammelte Energiefluss dieser Teilchen war zu schwach, um ein optisches Phänomen hervorzurufen“, erklären Gallardo-Lacourt und ihre Kollegen. Auch bei den Protonen gab es nur eine schwache Zunahme im sehr energiearmen Bereich.

Hitze und Strahlung statt Partikel?

„Unsere Schlussfolgerung daraus ist, dass Steve keine Aurora ist“, konstatiert Gallardo-Lacourt. Denn es gebe keine Hinweise darauf, dass dieses Phänomen von einem Teilchenregen in die Ionosphäre begleitet werde. „Im Moment wissen wir demnach noch immer kaum etwas über Steve – was faszinierend ist angesichts der Tatsache, dass Fotografen dieses Leuchtphänomen schon seit Jahrzehnten kennen.“

Noch können die Wissenschaftler nur darüber spekulieren, wie die Lichtbögen von Steve entstehen. Eine Möglichkeit wäre, dass es sich um eine noch unbekannte Variante des „Airglow“, auf Deutsch auch Nachthimmellicht genannt, handelt. „Dies ist eine Emission von Licht, die durch chemische Reaktionen der solaren UV-Strahlung mit den Atomen und Molekülen der oberen Atmosphäre entsteht“, erklären die Forscher. Steve könnte eine Abart dieses Phänomens sein, bei der eine lokale Erwärmung der Ionosphäre – durch Strahlung oder Teilchen – zur Lichtemission führt.

„Eine zweite Möglichkeit wäre ein noch unbekannter Prozess, der einen Einstrom von Elektronen auch unterhalb von 800 Kilometer Höhe erzeugen kann“, so Gallardo-Lacourt. Noch sei aber nicht einmal klar, ob Steve in der Ionosphäre oder aber der Magnetosphäre der Erde entstehe. Das bedeutet: Ein Polarlicht scheint Steve nicht zu sein. Was diese Lichtstreifen aber stattdessen erzeugt, ist weiterhin rätselhaft. (Geophysical Research Letters, 2018; doi: 10.1029/2018GL078509)

(American Geophysical Union, 21.08.2018 – NPO)