Sound des Alls

Die Erde ist umgeben von einer wilden Welt. Einige 1000 Kilometer über der Erdoberfläche, im so genannten Van-Allen Strahlungsgürtel, sausen Billionen von Elektronen durchs All. Dabei senden sie Radiowellen aus, die man hörbar machen kann: Eine Kakophonie des Orbits. Es ist das Magnetfeld der Erde, das die Elektronen antreibt. Bis sie fast so schnell sind wie Licht - und dadurch gefährlich, sagt Jacob Bortnik von der University of California and Los Angeles.

"Sie sind ziemlich gefährlich für Satelliten. Die Elektronen können ihre empfindlichen Oberflächen zerstören, ihre Solarzellen und elektronischen Schaltkreise. Praktisch gesehen gibt es also guten Grund, sie zu erforschen."

Den Strahlungsgürtel zu erforschen heißt: Ihn abhorchen. Satelliten zeichnen mit Antennen die Radiowellen auf, die die schnellen Elektronen im All erzeugen. Heute analysiert die gemessenen Daten ein Computer. Das ist fast ein bisschen langweilig im Vergleich zu früher, findet Jacob Bortnik.

"Zu Beginn war die Forschung akustisch. Die Wissenschaftler saßen wirklich vor den Lautsprechern. Viele der Fachbegriffe haben heute noch eine akustische Bedeutung, die sich aus dieser Historie erklärt."

Dieses Pfeifen wurde "Chorus" getauft. Denn es erinnerte seinen Entdecker an einen Chor junger Vögel in einem Krähennest. Chorus-Wellen entstehen im äußeren Gebiet des Strahlungsgürtels. Denn dieser ist zweigespalten: In eine entfernten Region, über 15.000 Kilometer weit weg, die die Erde wie ein Schlauch umgibt, und in einen inneren Ring, der näher liegt. Dazwischen ist ein Loch, die so genannte Plasmasphäre. Genau dort entsteht eine andere hörbare Weltraumwelle, genannt "Hiss". Nach den Theorien der Wissenschaftler erzeugen die Hiss-Elektronen das Loch zwischen den zwei Van-Allen-Gürteln sogar – sie sind also entscheidend für deren Aufbau. Nur: Bisher war rätselhaft, wie das Hiss-Phänomen überhaupt entsteht. Letztes Jahr glaubte Jacob Bortnik aus Kalifornien, die Lösung gefunden zu haben: Hiss-Elektronen seien nichts anderes Chorus-Elektronen aus dem äußeren Gürtel, die sich verwandelt haben. Doch diese Theorie ließ sich bisher nicht beweisen. Bortnik:

"Wir haben geglaubt, es sei unmöglich solche Messungen zu machen. Es schien zu unwahrscheinlich, dass mehrere Satelliten zur richtigen Zeit am richtigen Ort genau das Richtige aufzeichneten. Aber dann hatten wir Glück, und es klappte doch."

Rein zufällig horchten zwei von fünf der so genannten Themis-Satelliten der Nasa - die eigentlich etwas anderes messen sollen - den Strahlungsgürtel ab. Und nur weil ebenfalls rein zufällig einer der beiden Satelliten weit außen stand und dabei exakt über dem zweiten, weiter innen fliegenden, waren die Daten für Jacob Bortnik und seine Forscherkollegen zu gebrauchen: Denn so erwischten sie just eine Schar von Elektronen, die im äußeren Gürtel als Chorus-Ton pfiffen und wenig später im Loch zwischen den Strahlungsregionen als Hiss zischten. Für die kalifornischen Wissenschaftler ist das der Beweis: Beide Phänomene sind eigentlich dasselbe, sie hatten Recht. Damit sei eine vollständige Theorie des gesamten Strahlungssystems zum Greifen nahe, glaubt Jacob Bortnik.

"Wir müssen zwei Dinge erklären: Wie die hochenergetischen Elektronen beschleunigt werden, und wie sie verloren gehen. Wir glauben, dass Chorus sie erzeugt und Hiss sie vernichtet. Die Balance der beiden formt offenbar den Strahlungsgürtel. Jetzt haben wir die Vernichtung verstanden und können uns auf die Beschleunigung konzentrieren. Damit bekommen wir die ganze Theorie. Ich glaube, wir sind schon nah dran."

Jetzt wollen die Forscher die Themis-Satelliten koordiniert übereinander fliegen lassen, um weitere Messdaten zu bekommen. Mit ihnen sollen sich offene Details der Strahlentheorie klären lassen. Denn einige Puzzlestücke fehlen eben doch noch, gibt Jacob Bortnik zu.

"It is a very exciting beginning. But it is the beginning only."