MAVEN erforscht den Mars, um Funkstörungen auf der Erde zu verstehen

Die NASA-Raumsonde MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) hat „Schichten“ und „Risse“ im elektrisch geladenen Teil der oberen Atmosphäre (Ionosphäre) des Mars entdeckt. Das Phänomen ist auf der Erde sehr verbreitet und verursacht unvorhersehbare Störungen im Funkverkehr. Wir verstehen sie jedoch nicht vollständig, weil sie sich in Höhenlagen bilden, die auf der Erde nur sehr schwer zu erforschen sind. Die unerwartete Entdeckung von MAVEN zeigt, dass der Mars ein einzigartiges Labor zur Erforschung und zum besseren Verständnis dieses hochgradig störenden Phänomens ist.

„Die Schichten sind so nahe über unseren Köpfen auf der Erde und können mit jedem Funkgerät entdeckt werden, aber sie sind noch immer ziemlich mysteriös“, sagte Glyn Collinson vom Goddard Space Flight Center in Greenbeld, Maryland und Hauptautor eines Artikels über diese Forschung, die am 3. Februar in Nature Astronomy erschienen ist. „Wer hätte gedacht, dass eine der besten Möglichkeiten dieses Phänomen zu verstehen darin besteht, einen 480 Millionen Kilometer entfernten Satelliten zu verwenden.

Wenn Ihr Lieblingssender jemals gestört oder durch einen anderen Sender ersetzt wurde, sind wahrscheinlich Schichten elektrisch geladenen Gases, "Plasma" genannt, in der obersten Region der Atmosphäre, der so genannten "Ionosphäre", die Ursache. Diese Schichten, die sich plötzlich und für mehrere Stunden bilden, wirken wie riesige Spiegel am Himmel und bewirken, dass Radiosignale aus der Ferne über den Horizont reflektieren, wo sie lokale Übertragungen stören können. So wie wenn zwei Menschen versuchen, gleichzeitig zu sprechen. Die Schichten können auch den Funkverkehr von Flugzeugen und Schiffen stören und militärisches Radar behindern.

Auf der Erde bilden sich die Schichten in einer Höhe von etwa 100 Kilometern, wo die Luft für Flugzeuge schon zu dünn ist, aber noch zu dick für jene Satelliten welche die Erde umkreisen. Der einzige Weg diese Schichten zu erreichen ist mit einer Rakete. Aber solche Missionen dauern nur wenige Minuten, dann fallen die Raketen zur Erde zurück.

„Wir wissen seit über 80 Jahren, dass diese Schichten existieren, aber wir wissen sehr wenig darüber, was in ihnen vor sich geht, weil kein Satellit niedrig genug fliegen kann, um diese zu erreichen“, sagte Collinson, „zumindest kein Satellit auf der Erde.“

Auf dem Mars können Raumsonden wie MAVEN in niedrigen Höhen kreisen und diese Schichten direkt abtasten. MAVEN hat mehrere wissenschaftliche Instrumente, die das Plasma in der Atmosphäre und im Raum um den Mars messen können. Bei jüngsten Messungen mit einem dieser Instrumente, entdeckten die Forscher unerwartete plötzliche Spitzen im Plasma, als die Sonde durch die Mars-Ionosphäre flog. Joe Grebowsky, ehemaliger Projektwissenschaftler von MAVEN beim Goddard, erkannte die Spitze sofort aus seinen früheren Erfahrungen mit Raketenflügen durch die Schichten der Erde. MAVEN hatte nicht nur entdeckt, dass solche Schichten auch auf anderen Planeten als der Erde vorkommen können, die neuen Ergebnisse zeigen auch, dass der Mars etwas bietet, was die Erde nicht hat, nämlich einen Ort an dem wir diese Schichten zuverlässig mit Satelliten erkunden können.

„Die von MAVEN beobachteten niedrigen Höhen werden eine große Lücke in unserem Verständnis dieser Region sowohl auf dem Mars als auch auf der Erde schließen und wirklich bedeutende Entdeckungen ermöglichen", sagt Grebowsky, ein Co-Autor des Artikels.

MAVEN-Beobachtungen kippen bereits viele unserer bestehenden Vorstellungen über diese Phänomene: MAVEN hat entdeckt, dass die Schichten auch ein Gegenstück haben, einen sogenannten „Riss“ in dem weniger Plasma vorhanden ist. Die Existenz solcher "Risse" in der Natur waren vor ihrer Entdeckung auf dem Mars durch MAVEN völlig unbekannt und kippten bestehende wissenschaftliche Modelle die besagten, dass sie sich nicht bilden können. Darüber hinaus sind die Atmosphären-Schichten auf dem Mars anders als auf der Erde, wo die Schichten kurzlebig und unvorhersehbar sind. Die Schichten auf dem Mars sind überraschend langlebig und anhaltend.

Diese neuen Entdeckungen haben uns bereits ein besseres Verständnis über die grundlegenden Prozesse gegeben, die diesen Schichten zugrunde liegen und zukünftige Erkundungen am Mars werden es uns ermöglichen, bessere wissenschaftliche Modelle über deren Bildung zu entwickeln. Während wir, ähnlich wie beim Wetter, die Schichten nicht davon abhalten können sich zu bilden, können uns vielleicht eines Tages die neuen Erkenntnisse vom Mars helfen, sie auf der Erde vorherzusagen, was einen zuverlässigeren Funkverkehr für uns alle bedeuten würde.

6. Februar 2020/SP
Verein Kuffner-Sternwarte