Der Mond und der Magnetschweif der Erde

Schauen Sie sich den Vollmond an. Alte Krater und gefrorene Seen aus Lava, liegen bewegungslos unter einem luftlosen und stillen Himmel. Es ist eine Welt die sich im Zeitlupentempo bewegt und wo sogar der Fußabdruck eines Menschen Millionen von Jahre sichtbar bleibt. Es scheint dort oben nichts zu passieren.

"Das Magnetfeld der Erde dehnt sich bis weit über den Orbit des Mondes hinaus aus, und einmal im Monat fliegt der Mond hindurch", sagt Tim Stubbs, ein Wissenschaftler von der  University of Maryland, der am Goddard Space Flight Center arbeitet. "Dies kann von lunaren 'Staubstürmen' bis hin zu elektrostatischen Entladungen führen."

Ja, die Erde hat einen magnetischen Schweif. Es ist eine Fortsetzung des bekannten Magnetfeldes, dass wir jeden Tag mit einem Kompass erleben können. Unser gesamter Planet ist von einer magnetischen Blase umschlossen, die von einem geschmolzenen Dynamo im Kern der Erde stammt. Im All drückt der Sonnenwind gegen diese Blase und dehnt sie, was einen langen magnetischen Schweif, einen "Magneto-Schweif", in Windrichtung hervorruft: Diagramm.  

Jeder kann es sehen wenn sich der Mond innerhalb des Magneto-Schweifs befindet. Schauen Sie einfach: "Wenn Vollmond ist, befindet er sich innerhalb des Magneto-Schweifs", sagt Stubbs. "Der Mond tritt drei Tage bevor er voll ist in den Magneto-Schweif hinein, und es dauert etwa sechs Tage um ihn zu durchqueren, und auf der anderen Seite wieder auszutreten."

Während dieser sechs Tage können seltsame Dinge geschehen.

Rechts: Die Umlaufbahn des Mondes kreuzt den Magneto-Schweif der Erde.

Während der Durchquerung kommt der Mond mit einer riesigen "Plasmaschicht" aus heißen, geladenen Teilchen in Verbindung, die im Schweif gefangen sind. Die leichtesten und beweglichsten dieser Teilchen, Elektronen, prasseln auf die Oberfläche des Mondes und geben ihm eine negative Ladung. 

Auf der Tagseite des Mondes wird dieser Effekt zum Teil durch das Sonnenlicht wieder ausgeglichen: UV Photonen schlagen Elektronen aus der Oberfläche heraus, was die Aufladung auf einem relativ niedrigen Level hält. Aber auf der Nachtseite, in der kalten Mondnacht, sammeln sich Elektronen an und Spannungen können auf hunderte oder tausende von Volt ansteigen.

Wenn sie über die staubige, geladene Mondoberfläche laufen, werden die Astronauten vielleicht knistern wie ein Strumpf der aus einem warmen Trockner gezogen wird. Die Berührung eines anderen Astronauten, eines Türgriffes, eines empfindlichen Teils Elektronik -- jede dieser einfachen Handlungen könnte einen unangenehmen zap hervorrufen. "Eine gute Erdung wird auf jeden Fall empfohlen", rät Stubbs.

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Noch seltsamer ist es, dass sich der Mondstaub vielleicht zu einer Art durchsichtigem Wind sammelt. Angetrieben durch die Unterschiede bei der globalen Ladungsverteilung, würde der schwebende Staub von der stark-negativen Nachtseite hin zur schwach-negativen Tagseite fliegen. "Die Auswirkungen dieser "Staubstürme" wären an der Schattengrenze, der Trennlinie zwischen Tag und Nacht, am stärksten.

Vieles davon ist reine Spekulation warnt Stubbs. Niemand weiß mit Sicherheit was auf dem Mond passiert, wenn er den Magneto-Schweif trifft, weil niemand zu dieser Zeit jemals dort war. "Die Apollo Astronauten landeten niemals auf einem Vollmond und erlebten den Magneto-Schweif daher auch nicht."

Die besten direkten Hinweise stammen von NASAs Lunar Prospector Raumschiff, das den Mond in den Jahren 1998-99 umkreiste und viele dieser Magneto-Schweif Kreuzungen beobachtete. Während einiger dieser Kreuzungen zeichnete das Raumschiff große Änderungen in der Ladung auf der Nachtseite auf, die dann typischerweise von -200 V auf -1000 V anstiegen", sagt Jasper Halekas von der UC Berkeley, der die 10 Jahre alten Daten untersucht hat.

Oben: Im Jahre 1968 fotografierte NASAs Surveyor 7 Lander bei mehreren Gelegenheiten nach Einbruch der Dunkelheit ein seltsames "Glühen am Horizont." Forscher glauben nun, dass dieses Glühen Sonnenlicht ist, das von elektrisch geladenem Mondstaub, der direkt über der Oberfläche schwebt, gestreut wird.

"Es ist wichtig anzumerken", sagt Halekas, "dass die Plasmaschicht (woher alle Elektronen stammen) eine sehr dynamische Struktur ist. Die Plasmaschicht befindet sich in ständiger Bewegung und flattert ständig hoch und runter. Wenn also die Umlaufbahn des Mondes durch den Magneto-Schweif führt, kann die Plasmaschicht immer und immer wieder über ihn hinwegfegen. Abhängig von der Dynamik der Dinge, können wir dem Plasmaschild während einer Begegnung mehrmals ausgesetzt sein, während der Mond durch den Magneto-Schweif fliegt, wobei die Begegnungen Minuten, Stunden oder sogar Tage dauern können."

"Sie können sich daher vorstellen wie dynamisch die geladene Umgebung auf dem Mond ist. Der Mond kann sich einfach in einem ruhigen Teil des Magneto-Schweifs befinden und plötzlich fegt das ganze Plasma über ihn hinweg und führt zu einem Anstieg des Potentials auf der Nachtseite bis zu einem Kilovolt. Dann fällt es genauso schnell wieder ab."

Die Achterbahn der Ladung wäre während Sonnen- und geomagnetischen Stürmen auf ihrem Höhepunkt. "Die ist eine sehr bewegte Zeit für die Plasmaschicht und wir müssen untersuchen was dann passiert", sagt er.

Was geschieht dann? Die Astronauten der nächsten Generation werden es herausfinden. Die NASA kehrt in den kommenden Jahrzehnten zum Mond zurück und plant einen dauerhaften Außenposten. Auch dort wird man den Magneto-Schweif untersuchen.

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Author & Editor: Dr. Tony Phillips | Credit: Science@NASA
 
Ãœbersetzung: Frank Erhardt (Astrolabium.Net)