Künstlerische Darstellung der Satelliten über der Erdkugel

Satelliten entdecken dritten Strahlungsgürtel um die Erde

Da hatten die Forscher Glück: Weil sie die Instrumente der beiden Van-Allen-Satelliten einen Monat früher als geplant anschalteten, stießen sie auf ein ungewöhnliches Phänomen. Im September 2012 war die Erde nicht nur von den beiden bekannten Van-Allen-Gürteln umgeben, sondern zusätzlich von einem dritten Strahlungsgürtel. Die weit ins Weltall hinaus reichende Struktur aus energiereichen Elektronen war allerdings nur von kurzer Dauer. Schon nach vier Wochen wurde sie von einer durch eine Sonneneruption ausgelösten interplanetarischen Stoßwelle wieder aufgelöst, berichtet ein Forscherteam im Fachblatt „Science“.

Mehrere Bilder von elliptschen Bahnen, die leicht zueinander gekippt sind. Auf dem Bild vom 1. bis 3. September sind dunkelrote Zonen an je zwei gegenüberliegenden Teilen der Bahnen zu sehen, die auf späteren Bildern abklingen Richtung grün und blau.
Elektronenflussdichte entlang der Satellitenbahnen

„Das Ganze sah so seltsam aus, dass wir zunächst dachten, mit unseren Instrumenten sei etwas nicht in Ordnung“, erklärt Teamleiter Dan Baker von der University of Colorado. „Doch beide Satelliten zeigten exakt das gleiche Bild – es musste also real sein.“ Die beiden bekannten Van-Allen-Gürtel wurden Ende der 1950er Jahre zu Beginn des Weltraumzeitalters von den Satelliten Explorer 1 und 3 entdeckt. Der innere Gürtel erstreckt sich in einem Bereich von etwa 700 bis 6000 Kilometer über der Erdoberfläche und besteht hauptsächlich aus hochenergetischen Protonen. Der zweite befindet sich in 15.000 bis 25.000 Kilometer Höhe und enthält vorwiegend hochenergetische Elektronen.

Die beiden am 30. August 2012 gestarteten Van Allen Probes sollen den Forschern neue Erkenntnisse über die räumliche Struktur und die zeitlichen Veränderungen der Strahlungsgürtel liefern. Die ersten Messungen zeigten erwartungsgemäß die beiden bekannten Gürtel. Doch am 2. September geschah etwa für Baker und sein Team völlig Unerwartetes: Während sich der äußere Van Allen-Gürtel zusammenzog, bildete sich außerhalb von ihm ein weiterer Gürtel. Der nie zuvor beobachtete dritte Gürtel schwächte sich im Verlauf von drei Wochen langsam ab und wurde dann durch eine interplanetarische Stoßwelle ganz aufgelös

Diese Stoßwelle führte auch zur zeitweiligen Auflösung des äußeren Van-Allen-Gürtels, der sich jedoch rasch wieder neu herausbildete. Solche Veränderungen des äußeren Van-Allen-Gürtels, die stark von der Aktivität der Sonne abhängen, wurden schon früher beobachtet. Die Entstehung eines dritten Gürtels ist für die Forscher jedoch etwas völlig Neues. „Wir wissen nicht, wie oft so etwas passiert“, so Baker, „möglicherweise ziemlich häufig – bislang fehlten uns nur die Instrumente, um das Phänomen zu beobachten.“ Das hat sich mit dem Start der Van Allen Probes geändert. Er hofft auf ein wiederholtes Auftreten des dritten Strahlungsgürtels.