Jupiter: Juno entdeckt ungewöhnliche Vorgänge am magnetischen Schutzschild vor dem Gasriesen
Messungen der NASA-Sonde Juno zeigen, dass Jupiters Magnetfeld den Sonnenwind mit mehreren ineinandergreifenden Vorgängen abbremst. Demnach schützt sich Jupiter vor dem Sonnenwind mit einem überraschend komplizierten System aus Plasmawellen, Shocklets und sich erneuernden Stoßfronten.
Wie andere magnetisierte Planeten besitzt auch Jupiter eine magnetische Blase, die den Sonnenwind abwehrt. Weil die geladenen Teilchen schneller eintreffen, als sich Störungen durch das einströmende Sonnenplasma ausbreiten können, bildet sich davor ein Bugstoß (bow shock), der den Strom abbremsen muss.
Bei der Erde funktioniert das vergleichsweise geradlinig. Jupiter befindet sich jedoch rund fünfmal weiter von der Sonne entfernt. Sein interplanetarisches Magnetfeld ist zwar wesentlich schwächer – dennoch ist der beschriebene Bugstoß viel komplexer.
Harmonische Wellen bremsen den Sonnenwind
Die Messungen stammen von der NASA-Sonde Juno, die Jupiter bereits seit 2016 umkreist, doch erst Ende 2024 ihr Wellenmessgerät auf den Bugstoß richtete. Am 10. und 11. Dezember durchquerte Juno die Grenze zur Magnetosphäre zweimal, mit etwas mehr als neun Stunden Abstand. Einer der beiden Durchgänge erfolgte in einem flachen Winkel, der andere nahezu frontal.
Bei beiden Begegnungen war der Sonnenwind etwa neunmal schneller als Störungen im Plasma. Beim zweiten Durchgang registrierte Juno eine elektrische Welle mit rund 5600 Hertz sowie zusätzliche Schwingungen bei der doppelten und dreifachen Frequenz. Eine solche Überlagerung war an einem planetaren Bugstoß bisher nicht beobachtet worden.
Das Muster entsteht, wenn ein starkes elektrisches Feld Elektronen wiederholt einfängt und freigibt. Dadurch werden Wellenberge abgeflacht und zusätzliche Frequenzen erzeugt. „Jupiter hat seinen eigenen Weg gefunden, mit dem Sonnenwind umzugehen – durch Plasmawellen, die stärker sind und reichhaltigere harmonische Strukturen aufweisen“, sagt Jayasri Joseph, Postdoc am Department of Physics and Astronomy an der University of Iowa. Die Studie dazu wurde in Nature Communications veröffentlicht.
Shocklets vor der Hauptfront
Gleichzeitig registrierte Juno ungefähr alle 8,3 Sekunden Magnetfeldausschläge. Die stärksten Pulse erreichten etwa 10,5 Nanotesla, womit sie mehr als fünfmal über dem weiter stromaufwärts gemessenen Feld lagen.
Die Forschenden erklären das mit Shocklets: kleinere Stoßregionen, die sich vor der eigentlichen Front bilden und den Sonnenwind schrittweise abbremsen. Dabei kann sich der Hauptstoß selbst wiederholt zurückbilden und erneuern. An der Erde treten vergleichbare Strukturen nur gelegentlich auf und verschwinden meist nach weniger als zwei Sekunden wieder.
Zusätzliche Wellen erzeugten etwa 18 regelmäßig angeordnete Spitzen im Abstand von rund 300 Hertz. Weil Jupiters äußeres Magnetfeld schwächer ist, kann sich dort ein breiteres Frequenzspektrum entwickeln. Dadurch werden mehr Elektronen unterschiedlicher Geschwindigkeiten erfasst und aufgeheizt.
Weil die Befunde nur aus zwei Überquerungen stammen und Juno außerdem nicht bestimmen kann, wie viel Wärme die beobachteten Wellen tatsächlich erzeugen, wurde die Gesamtleistung des Stoßes vorerst nur wissenschaftlich beschrieben, und nicht genau beziffert.
Für Joseph geht die Bedeutung dennoch über den Jupiter hinaus. „Da noch stärkere Schocks um astrophysikalische Objekte wie Supernova-Überreste auftreten, bietet Jupiters Bugstoß ein nahe gelegenes natürliches Labor, um zu erforschen und zu verstehen, wie die Natur enorme Mengen an Strömungsenergie in Wärme und energiereiche Teilchen umwandelt.“
Artikelreferenz
Joseph, J., Kurth, W. S., Wilson, L. B., et al. (2026). Plasma wave observations from Juno spacecraft at the Jovian bow shock. Nature Communications.