Blue Jets

Raumstation ISS löst Rätsel um „Blauen Strahl“

Robert Klatt

Blaue Strahlen (Blue Jets) sind Stratosphärenblitze, die von der Erde nicht gesehen werden können. Messdaten der Internationalen Raumstation (ISS) zeigen nun wie diese Blitze entstehen.

Paris (Frankreich). Normale Blitze können hunderte Kilometer überspannen (709 km Rekordblitz), Spannungen von bis zu 1,3 Milliarden Volt erreichen und Antimaterie erzeugen. Neben Gewitterblitzen zwischen Wolken und dem Boden und innerhalb von Gewitterwolken gibt es außerdem Phänomene, bei denen die Entladungen oberhalb der Gewitterwolken erfolgen. Dazu gehören unter anderem die rötlichen Koboldblitze und die Blue Jets.

Torsten Neubert, Technische Universität Dänemark: „Blue Jets sind blitzähnliche, elektrische Entladungen in der Atmosphäre, die wenige hundert Millisekunden anhalten und sich von der Oberseite der Gewitterwolken in die Stratosphäre ausbreiten.“

Weil Blue Jets nur aus dem Weltraum beobachtet werden können, sehr selten auftreten und kurzlebig sind, war der Wissenschaft bisher nicht klar, warum diese Plasma-Entladungen entstehen.

Torsten Neubert: „Man vermutet, dass sie ihren Ursprung in einem elektrischen Kurzschluss zwischen den positiv geladenen oberen Regionen einer Wolke und einer Schicht von negativen Ladungen an der Wolkengrenze und der Luft darüber haben.“

Bisher geht die Forschung davon aus, dass bei einem Blue Jets erst ein sogenannter Leader, dies ist eine Vorentladung, entsteht, aus dem dann der blaue Streamer hervorgeht. Warum und wo Leader auftreten, war jedoch unbekannt.

Raumstation ISS beobachtet Blue Jets

Wissenschaftlern der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) ist es nun gelungen die Entstehung von fünf blauen Stratosphärenblitze mithilfe des ASIM-Observatoriums, das ein Teil der Internationalen Raumstation (ISS) ist, zu beobachten. Das ASIM-Observatorium besteht aus verschiedenen Kameras, Photometern und Gamma- und Röntgenstrahlendetektoren.

Dank der Flughöhe von rund 400 Kilometern kann das Observatorium unmittelbar auf die Wollen der Erde blocken und dabei auch Entladungen, die von der Oberfläche des Planeten nicht gesehen werden können, detektieren und aufzeichnen. Laut einer Publikation im renommierten Magazin Nature konnte das ASIM-Observatorium im Februar 2019 deshalb fünf nur zehn Mikrosekunden anhaltende Blue Jets über der Pazifikinsel Nauru beobachten. Abgleiche mit Daten von Messstation auf der Erde lieferten überdies Information zu den Vorstadien dieser Entladungen.

Ringförmige Entladungen begleiten Blue Jets

Laut den Beobachtungen des ASIM-Observatoriums nimmt die Strahlung der Blue Jets innerhalb weniger Mikrosekunden im blauen Bereich erst um das Hundertfache zu, flaut dann aber wieder schnell ab. Bei dieser Entladung entstanden in 56 Kilometer Höhe an der Grenze zwischen Ionosphäre und Stratosphäre pulsierende Blaue Blitze.

Blue Jets werden überdies anfangs von ringförmigen UV-Pulsen begleitet. Überraschend an den Messdaten ist laut den Autoren aber vor allen, dass weder die Vorentladungen noch die Blue Jets in Verbindung mit normalen Blitzen stehen.

Torsten Neubert: „Die geringe Ausdehnung der Leader deutet zudem daraufhin, dass auch sie nicht weit über oder unter die Wolkenspitzen hinausreichen.“

Ionisierter Stickstoff als Auslöser

Aus den Beobachtungen schließen die Wissenschaftler, dass Blue Jets aufgrund von Emissionen von angeregtem, ionisiertem Stickstoff entstehen. Sie wären damit das Äquivalent zu einer bereits bekannten Entladungsform im Radiobereich. Bei diesen negativen bipolaren Ereignisse entstehen ebenfalls häufig Blitze, die von Wolken zum Boden verlaufen, wie bei den Blue Jets beobachtet aber auch in der Stratosphäre auftreten können.

Außerdem liefert das neue Wissen wichtige Informationen über die elektrischen Ströme in der Atmosphäre, die nicht kontinuierlich verläuft, sondern durch Entladungs-Peaks in ihrer Elektronendichte beeinflusst wird.

Victor Regler, Universität von Valencia: „Die Existenz von sehr intensiven und heftigen hohen Entladungen wie den Blue Jets bedeutet, dass der globale elektrische Stromkreis nicht so kontinuierlich ist wie wir dachten.“

Nature, doi: 10.5281/zenodo.4066776

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