Wissenschaftler entdecken unsichtbares Energiefeld rund um die Erde

Ein unsichtbares, schwaches Energiefeld, das die Erde umgibt, wurde nun endlich nach mehr als 60 Jahren erstmals gemessen und bestätigt. Theoretisch beschrieben wurde es schon in den 60er-Jahren des letzten Jahrhunderts.

Kaum wahrnehmbares Ambipolarfeld

Dieses sogenannte Ambipolarfeld, ein elektrisches Feld, könnte unser Verständnis über die Entwicklung und das Verhalten der Erde grundlegend vertiefen oder auch verändern. "Jeder Planet mit einer Atmosphäre sollte ein solches Ambipolarfeld haben", erklärt der Astronom Glyn Collinson vom Goddard Space Flight Center der NASA. "Jetzt, da wir es endlich gemessen haben, können wir beginnen, zu verstehen, wie es die Erde und andere Planeten im Laufe der Zeit geformt hat."

Die Erde ist von verschiedenen Feldern umgeben: dem Schwerkraftfeld, das die Atmosphäre an die Oberfläche bindet, und dem Magnetfeld, das die Erde vor dem Sonnenwind und kosmischer Strahlung schützt. Das Ambipolarfeld hingegen ist ein elektrisches Feld, das Partikel aus der Atmosphäre in den Weltraum schleudert.


Bereits 1968 entdeckten Raumsonden, die über die Pole der Erde flogen, einen Überschallwind aus Partikeln, die aus der Atmosphäre entweichen. Die Erklärung für dieses Phänomen war das Ambipolarfeld, aber bisher fehlte die Technologie, um es direkt zu messen. Um es aufzuspüren, entwickelte Collinson mit seinem Team die Endurance-Rakete, die eine Höhe von 768 Kilometern erreichte. Dabei gelang es, eine Änderung des elektrischen Potenzials von nur 0,55 Volt zu messen - kaum stärker als eine Armbanduhrbatterie, aber genug, um den Polwind zu erklären. Diese geringe Spannung reicht aus, um Wasserstoffionen mit der 10,6-fachen Stärke der Schwerkraft in den Weltraum zu schleudern.

Grundlage neuer Fragen

Das Ambipolarfeld entsteht in der Ionosphäre, etwa 250 Kilometer über der Erde, wenn extreme ultraviolette Strahlung und Sonnenstrahlung atmosphärische Atome ionisieren. Dabei werden negativ geladene Elektronen abgespalten, während positiv geladene Ionen zurückbleiben. Diese Differenz führt zu einem elektrischen Feld, das die Elektronen nach oben und die Ionen nach unten zieht, wodurch die Atmosphäre "aufgebläht" wird und ein Teil der Ionen in den Weltraum entweicht.

Das Ambipolarfeld ist jedoch extrem schwach, weshalb spezielle Instrumente notwendig waren, um es nachzuweisen. Die erfolgreiche Messung des Feldes eröffnet nun neue Möglichkeiten. "Dieses Feld ist ein grundlegender Bestandteil der Funktionsweise der Erde", so Collinson. "Und jetzt, da wir es endlich gemessen haben, können wir anfangen, einige der großen und aufregenden Fragen zu stellen." Die Ergebnisse des Forschungsteams wurden im Journal Nature veröffentlicht.


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