Spektralanalysen enthüllen komplexe Temperaturstrukturen in den durch Monde erzeugten Polarlicht-Spuren des Jupiters

Eine wegweisende Untersuchung, die am 2. März 2026 in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht wurde, präsentiert die weltweit ersten spektralen Infrarot-Messungen der sogenannten „Fußabdrücke“ (footprints) in Jupiters Polarlichtern. Diese atmosphärischen Phänomene werden durch die galileischen Monde des Gasriesen hervorgerufen. Dank der hochpräzisen Daten des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) konnten Wissenschaftler bisher unbekannte Temperaturstrukturen sowie abrupte Dichteschwankungen in der oberen Atmosphäre des Planeten identifizieren.

Die Studie liefert eine detaillierte Charakterisierung der physikalischen Bedingungen in jenen Polarlichtregionen, die durch die Wechselwirkung zwischen Jupiters Magnetosphäre und seinen Monden Io und Europa entstehen. Eine zentrale Entdeckung ist das sogenannte „Kältezentrum“ (cold spot) innerhalb der Spur von Io. Hier wurde eine Temperatur des ionischen Mediums von lediglich 538 Kelvin (265 °C) gemessen. Dieser Wert liegt signifikant unter den 766 Kelvin (493 °C), die in der umgebenden Hauptregion der Polarlichter registriert wurden. Zudem ist die Konzentration von Triwasserstoff-Kationen (H₃⁺) in diesem kalten Bereich bis zu dreimal höher als in den übrigen Polarlichtzonen des Jupiters.

Geleitet wurde die Forschungsarbeit von Katie Knowles, einer Doktorandin an der Northumbria University, unter der wissenschaftlichen Aufsicht von Professor Tom Stallard, einem Experten für planetare Astronomie am selben Institut. Professor Stallard sicherte für dieses Projekt ein 22-stündiges Beobachtungsfenster am JWST im September 2023. An der Datenerhebung und dem Projekt waren maßgeblich die Weltraumorganisationen NASA, ESA und CSA beteiligt, was die internationale Bedeutung dieser astronomischen Mission unterstreicht.

Im Gegensatz zu den Polarlichtern der Erde, die primär durch den Sonnenwind gesteuert werden, ist die Aurora des Jupiters maßgeblich durch den Einfluss seiner vier größten Monde geprägt. Die beobachtete extreme Variabilität in der Io-Spur – darunter eine 45-fache Änderung der Dichte sowie Temperaturschwankungen innerhalb weniger Minuten – deutet auf rasante Veränderungen im Fluss hochenergetischer Elektronen hin. Diese Teilchen bombardieren die Atmosphäre des Gasriesen mit enormer Intensität und erzeugen so die dynamischen Leuchterscheinungen.

Diese quantitativen Spektralmessungen markieren einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis der Magnetosphären von Planeten jenseits der Erde. Die Ergebnisse legen nahe, dass die durch Monde gesteuerten Wechselwirkungsmechanismen ein universelles Prinzip im Universum darstellen könnten. Die Forscher betonen, dass ähnliche Prozesse auch bei anderen Himmelskörpern in unserem Sonnensystem, wie etwa dem Saturnmond Enceladus, genauer untersucht werden müssen, um die komplexen energetischen Verbindungen zwischen Planeten und ihren Trabanten vollständig zu entschlüsseln.