Für die Wissenschaftler war es ein Glückstreffer im Mai 2024: Eigentlich wollte die Europäische Weltraumagentur ESA nur eine Technologie ausprobieren, um die Atmosphäre des Mars zu untersuchen. Dass sie dabei einen Sonnensturm messen konnte, hatte niemand vorhergesehen.
- Zum Audio: "Und nun zum Weltraumwetter: Sonnensturm auf dem Mars" (IQ - Wissenschaft und Forschung)
Ausgewertet wurden die ESA-Daten am Imperial College in London, veröffentlicht wurden sie jetzt im Fachmagazin Nature (externer Link). "Der Sonnenwind geht in eine bestimmte Richtung", sagt Physikprofessor Ingo Müller-Wodarg. Es sei "ein Roulette", welcher Planet getroffen werde. In diesem Fall sei Mars der "unglückliche Planet" gewesen, der die volle Ladung an Strahlung und Partikeln abbekommen habe, just, als die zwei ESA-Raumsonden Mars Express und ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) ihre Messung durchführten.
Sonnensturm auf dem Mars von Mars Express und ExoMars TGO gemessen
Die beiden Sonden umkreisen den Mars auf unterschiedlichen Umlaufbahnen. Mars Express schickte ein Funksignal an ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). Die Sonde war so weit entfernt, dass die Funkwellen durch die dünne Mars-Atmosphäre mussten, knapp an der Oberfläche des Planeten vorbei. "Radio-Okkultation" wird diese Untersuchungsmethode genannt.
Radio-Okkultation: Die beiden ESA-Sonden Mars Express und ExoMars TGO senden Funksignale, um die Atmosphäre zu vermessen.
Je nach Zusammensetzung der Atmosphäre verändern sich die Funkwellen geringfügig, aber messbar. Forschende verwenden solche Daten unter anderem, um die Elektronendichte in der Atmosphäre zu bestimmen.
Bei Sonnensturm auf dem Mars Elektronendichte dreimal so hoch
Kurz nach dem Sonnensturm schnellte die Menge der Elektronen in der Marsatmosphäre in die Höhe. Als Grund dafür geben die Wissenschaftler Röntgenstrahlung an, die bei dem Sonnensturm Richtung Mars geschickt wurde. Diese löst Elektronen aus den Teilchen in der Atmosphäre heraus.
Aus den Daten können Raumfahrtexperten wichtige Informationen für künftige Mars-Missionen ableiten. Sonnenstürme können gefährliche Folgen haben: Auf der Erde verändern sie das Magnetfeld derart, dass es Störungen und Ausfälle in der Elektrizitätsversorgung geben kann.
- Zum Audio: "Vom Polarlicht zum Sonnensturm - Wenn Weltraumwetter gefährlich wird" (IQ - Wissenschaft und Forschung)
Elektronen stören Funksignale auf der Erde und dem Mars
Zwar hat der Mars kein solches Magnetfeld, weswegen dieser Effekt so nicht zu erwarten wäre, sagt Melanie Heil, Expertin für Weltraumwetter bei der ESA. Allerdings können die vielen Elektronen in der Ionosphäre Funksignale blockieren. "Das kann eben dann auch auf dem Mars passieren, wenn wir jetzt sehen, wie stark sich da die Ionosphäre aufladen kann", sagt Heil.
Die Kommunikation mit Sonden und Satelliten könnte ausfallen. Würden einmal Menschen auf dem Mars leben und der Funkkontakt überraschend ausfallen, wäre das gerade während eines Sonnensturms kritisch. Das nun gewonnene Wissen hilft, solche Situationen besser einzuschätzen und Missionen besser vorzubereiten.
Die Atmosphäre des Mars ist zwar vergleichsweise dünn, aber sie absorbiert dennoch einen Teil der Strahlung. "Das wiederum erlaubt es uns, zu berechnen, wie viel von dieser Strahlung die Oberfläche erreicht", sagt Physiker Müller-Wodarg. Gerade im Fall von gefährlichen UV- und Röntgenstrahlen sei das auch für die bemannte Raumfahrt interessant: "Diese Messungen hatten das eigentlich nicht als Ziel, aber sie helfen uns, in Zukunft mehr Einsicht zu bekommen in dieses Problem."
Häufigkeit von Sonnenstürmen: Sonnenaktivität erreicht alle elf Jahre Maximum
Dass künftige Astronauten einem Sonnensturm auf dem Mars ausgesetzt sind, ist recht wahrscheinlich, denn die Sonnenaktivität erreicht regelmäßig alle elf Jahre ein Maximum. Da möchte man besser gut vorbereitet sein, denn mal schnell zur Erde zurückfliegen ist vom Mars aus nicht möglich.
Für den eigentlichen Flug zum Mars könnte ein Maximum der Sonnenaktivität sogar der richtige Moment sein. Neuen Erkenntnissen der ESA (externer Link) zufolge, die ebenfalls mit der Sonde ExoMars TGO gewonnen wurden, könnten die Sonnenstürme kosmische Strahlung quasi "wegfegen". Die Astronauten wären somit möglicherweise sogar einer geringeren Strahlendosis ausgesetzt als zu Zeiten, in denen es auf der Sonne ruhiger zugeht.
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