Erde hat staubige Trabanten

Staubige Begleiter: Die Erde hat neben dem Mond möglicherweise noch einen Trabanten – eine dünne, langestreckte Staubwolke. Diese sogenannte Kordylewski-Wolke kreist am Lagrangepunkt 5 um die Erde, einem stabilen Punkt rund 400.000 Kilometer von der Erde entfernt. Die Existenz dieser Staubwolke ist seit Jahrzehnten umstritten, jetzt könnten Astronomen neue Indizien für ihr Vorhandensein entdeckt haben.

Im System von Erde und Mond gibt es fünf Orte, an denen die Anziehungskräfte beider Himmelskörper im Gleichgewicht stehen. An diesen Lagrange-Punkten kann daher ein Objekt verweilen, ohne durch eigenen Antrieb die Position halten zu müssen. Die Punkte L4 und L5 liegen etwa auf Höhe der Mondbahn und bilden ein gleichseitiges Dreieck mit unserem Planeten und seinem Trabanten. Eine Sonde oder ein anderes Objekt an dieser Stelle würde weder zum Mond noch zur Erde gezogen werden.

Seit 1961 umstritten

Doch was befindet sich an den Lagrangepunkten 4 und 5? Bereits im Jahr 1961 postulierte der polnische Astronom Kazimierz Kordylewski, dass sich dort, ähnlich wie an L4 und L5 des Sonne-Erde-Systems, dünne Staubwolken sammeln müssten. Er konnte damals Fotografien vorweisen, die eine Reflexion und Streuung des Sonnenlichts an diesen Punkten nahelegten. Aber ob die seither nach ihm benannten Wolken tatsächlich existieren, blieb strittig.

„Skeptiker nahmen an, dass die Kordylewski-Wolken nicht existieren können, weil die Schwerkraftturbulenzen von Sonne, Sonnenwind und anderen Planeten einen zu stark destabilisierenden Effekt auf die L4- und L5-Punkte im Erde-Mond-System haben“, erklären Judit Sliz-Balogh von der Eötvös Universität in Budapest und ihre Kollegen. Zudem konnten die meisten Folgebeobachtungen keine Hinweise auf den schwachen Rückschein solcher Wolken finden.

Lage der Lagrangepunkte L4 und L5 im Erde-Mond-System © NASA

Signal im polarisierten Licht

Jetzt jedoch haben Sliz-Balogh und ihr Team erneut Indizien für die Existenz einer Kordylewski-Wolke um den Lagrangepunkt 5 des Erde-Mond-Systems gefunden. „Weil diese Wolken ein so schwaches Phänomen sind, haben wir statt einfacher Fotografie eine sequenzielle Polarimetrie genutzt“, erklären die Forscher. Dabei machten sie sich zunutze, dass von Staub reflektiertes Licht häufig polarisiert wird.

Und tatsächlich: Die Aufnahmen der Astronomen zeigten ein langestrecktes Areal um L5, dessen Polarisierung vom Rest der Raumumgebung abwich. „Diese Polarisationsmuster lassen sich durch kein anderes optisches Phänomen erklären – weder Artefakte im Teleskop, noch Cirruswolken oder Kondensationstreifen von Flugzeugen“, sagen die Forscher. „Die einzige plausible Erklärung erscheint uns die Streuung von Sonnenlicht an Staubpartikeln am L5-Punkt.“

Wechselnde Form und Dichte

Nach Ansicht von Sliz-Balogh und ihrem Team bestätigt dies die Existenz der Kordylewski-Wolken. Allerdings räumen sie ein, dass diese staubigen Begleiter von Erde und Mond möglicherweise nicht immer vorhanden sind: „Die Kordylewski-Wolken könnten ein vorübergehendes Phänomen sein, weil L4 und L5 durch Störeinflüsse von der Sonne, dem Sonnenwind und der Planeten instabil sind“, erklären sie. Das könne erklären, warum vergangene Beobachtungen diese Staubwolken nicht immer nachweisen konnten.

Hinzu kommt, dass sich auch Dichte und Form der Wolke stark verändern: „Unseren Computersimulationen nach hat diese Wolke eine sich ständig verändernde, pulsierende und wirbelnde Form – Struktur und Teilchendichte dieser Wolke sind nicht konstant“, sagen die Astronomen. Doch die neue Beobachtung bestätige, dass die Kordylewski-Wolken zumindest zeitweise existieren. „Es ist spannend, dass unser Planet neben dem Mond auch noch von staubigen Pseudo-Satelliten umkreist wird“, sagt Sliz-Balogh. (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2018; doi: 10.1093/mnras/sty2630)

(Royal Astronomical Society, 29.10.2018 – NPO)