Die Wikinger hatten ihre ganz eigene Erklärung für Polarlichter. Sie glaubten, die am Himmel mystisch flimmernden Lichter seien die Reflexionen auf den Rüstungen der kriegerischen Walküren. Heute wissen wir, hinter Polarlichtern steckt viel Physik. Wie genau entstehen sie und wie sehen außerirdische Auroras aus? Ihr hört Schneller Schlau, den Wissenspodcast von PM. Ich bin Anne Baum und zusammen mit der Wissenschaftsjournalistin Jana Ruster schauen wir heute auf Auroras im All. Jana, sag mal, hast du schon mal Polarlichter gehört? Bislang noch nicht, aber dafür gesehen. Forscher haben allerdings tatsächlich mal nachgewiesen, dass Polarlichter bei der Entladung Geräusche machen können. Und diese Geräusche von den Polarlichtern, die klingen dann ja wie so eine Art Knistern oder Knallen, sind also jetzt eher nicht so mystische Klänge, wie man es sich vielleicht vorstellen kann oder mag.

Jana, wie war es denn für dich, das erste Mal Polarlichter am Himmel zu sehen? Ja, also das war wirklich sehr beeindruckend. Wirklich besser als auf jedem Foto. Ich stand damals stundenlang in Tromsö am Fjord und mir war richtig kalt und nichts passierte. Und dann plötzlich fing der Himmel an, sich zu bewegen. Also nicht einfach nur zu leuchten, sondern wirklich zu tanzen, so als würde er über mir explodieren. Und das sah fast künstlich aus, irgendwie nicht von dieser Welt, wie sich so die Lichter über mich hinweg bewegt haben. Und in dem Moment dachte ich tatsächlich, wow, so ein Glück, dass es auf der Erde so ein Naturschauspiel gibt, das ist einfach einzigartig. Ja, einfach einzigartig, aber tatsächlich so einzigartig sind Polarlichter gar nicht. Ja, wir sind ja nicht mal der einzige Planet mit diesem kosmischen Schauspiel. Nee, überhaupt nicht. Polarlichter gibt es offenbar überall im Sonnensystem, auf Jupiter, Saturn, dem Mars, sogar auf Monden und wahrscheinlich auch auf Exoplaneten. Dann lass uns jetzt aber erstmal ganz von vorne anfangen. Was genau ist ein Polarlicht eigentlich?

Ja, im Grunde sehen wir Teilchen aus der Sonne, die auf unsere Atmosphäre treffen. Die Sonne schickt permanent ein stromgeladener Teilchen ins All, den sogenannten Sonnenwind, vor allem Protonen und Elektronen. Und wenn diese Teilchen auf das Magnetfeld der Erde treffen, werden sie zu den Polen gelenkt. Und dort rasen sie in die Atmosphäre und kollidieren dann mit Sauerstoff- und Stickstoffatomen. Also Kollision mit Sauerstoff- und Stickstoffatomen. Und durch diese Kollision entsteht dann das Leuchten?

Genau. Die Atome werden dabei energetisch angeregt und sie geben diese Energie wieder als Licht ab. Sauerstoff erzeugt dann zum Beispiel grüne und rote Polarlichter und Stickstoff eher blaue und violette Farben. Und das heißt, dass Polarlichter im Grunde sichtbare Teilchenkollisionen am Himmel sind. Sichtbare Teilchenkollisionen. Wir können also Physik im nächtlichen Himmel live beobachten. Eigentlich total verrückt, dass wir da oben Physikleuchten sehen. Ja, total. Und das Spannende ist, dafür braucht man im Wesentlichen nur drei Dinge. Eine Quelle für geladene Teilchen, ein Magnetfeld und eine Atmosphäre. Aber andere Planeten zeigen, dass diese Regeln erstaunlich flexibel sind. Ein Beispiel ist der Mars. Dort gibt es ja auch Polarlichter, obwohl der Planet selber gar kein richtiges Magnetfeld mehr hat. Genau, richtig. Das globale Magnetfeld des Mars ist vor Milliarden Jahren kollabiert und übrig geblieben sind nur kleine lokale Magnetfelder in der Kruste. Deshalb sehen Polarlichter dort ganz anders aus als auf der Erde. Es gibt dort keine riesigen Vorhänge am Himmel, stattdessen eher so fleckige, diffuse Leuchterscheinungen. Oft sogar nur im ultravioletten Bereich, also unsichtbar für uns.

Fleckige, diffuse Leuchterscheinungen, also eher nicht so bunt spektakulär. Aber, Jana, als Wissenschaftsjournalist durchstöber ich ja tagtäglich allerlei Wissenschaftsmeldungen Und an eine erinnere ich mich noch sehr gut und zwar, letztes Jahr meldete die ESA, dass sie grünes Licht auf dem Mars gesichtet hätte.

Was hat das denn mit dieser grünen Lichtsichtung auf sich?

Ja, das war wirklich spektakulär. Damals konnte der Rover Perseverance erstmals ein grünliches Polarlicht im sichtbaren Bereich nachweisen. Da traf ein Sonnensturm auf den Mars und plötzlich registrierte der Rover dieses grüne Glimmen am Himmel. Das war dann der erste direkte Nachweis eines sichtbaren Polarlichts auf einem anderen Planeten. Spannend ist aber, dass Forscher schon vorher grünes Licht auf dem Mars gesehen hatten. Das war dann allerdings kein Polarlicht, sondern ein sogenanntes Nachtleuchten. Ein Nachtleuchten. Was genau ist der Unterschied zwischen einem Polarlicht und einem Nachtleuchten? Vereinfacht gesagt lädt die Sonne tagsüber die Marsatmosphäre auf. Also das Sonnenlicht spaltet Kohlendioxidmoleküle und setzt dabei einzelne Sauerstoffatome frei. Und diese finden dann wieder zusammen und bilden Sauerstoffmoleküle. Und dabei wird Energie frei. Und genau diese Energie erscheint als schwaches grünes Leuchten am Nachthimmel. Also das Nachtleuchten ist ein atmosphärischer Prozess, der ständig stattfinden kann und das grüne Polarlicht von Perseverance entstand dagegen durch einen Sonnensturm und geladene Teilchen aus dem All.

Ja, Jana, wir können leider noch nicht alle Planeten besuchen, aber wissen wollen wir es natürlich trotzdem. Welcher Planet hat denn die spektakulärsten Polarlichter? Ja, das ist der Jupiter. Der spielt ja in einer völlig anderen Liga. Die NASA-Sonde Juno hatte dort Polarlichter aufgenommen, die größer als die Erde sind. Also es waren riesige leuchtende Ringe am Südpol, so pulsierende UV-Bögen. Und das sieht dann aus wie ein elektrischer Sturm auf einem Planeten. Mhm. Und dort kommt die Energie nicht nur von der Sonne, denn Jupiter hat im Gegensatz zum Mars ein gigantisches Magnetfeld, das größte im Sonnensystem sogar. Genau. Und dieses Magnetfeld arbeitet eng mit dem Mond Io zusammen. Io ist extrem vulkanisch aktiv. Dort brechen ständig Vulkane aus und schleudern Schwefel und Sauerstoff ins All. Und dieses Material wird von Jupiters Magnetfeld eingefangen und zu den Polen transportiert und dort bringt es dann die Atmosphäre zum Leuchten. Ah, okay. Das heißt, der Mond füttert quasi das Polarlicht des Planeten?

Ja, exakt. Jupiter und Io bilden gewissermaßen ein gemeinsames elektrisches System und ohne Io würden die Polarlichter des Jupiter ganz anders aussehen. Und selbst Saturn macht mit. Genau, dort spielt der Mond Enceladus eine wichtige Rolle. Der schießt riesige Eisfontänen ins All. Dieses Material gerät ins Magnetfeld des Saturn und wird ionisiert. Und die geladenen Teilchen wandern dann zu den Polen und erzeugen dort die Polarlichter. Im Grunde kann man sagen, auf Jupiter speisen Vulkane die Aroras und auf Saturn sind es die Eisfontänen.

Und jetzt wird es nach den Eisfontänen sogar noch mal noch wilder. Und zwar irgendwann haben Astronomen plötzlich Polarlichter außerhalb unseres Sonnensystems gesichtet. Ja genau, das war 2015 und das war ein ziemlich spannender Moment für die Astronomie. Ein Radioteleskop in New Mexico registrierte damals auroraartige Signale von einem ultrakühlen Zwerg, der rund 18 Lichtjahre entfernt ist. Und die Polarlichter dort waren vermutlich millionenfach heller als auf der Erde. Und bis heute weiß man immer noch nicht so ganz genau, was sie antreibt. Genau, und das macht die Sache so spannend. Es gibt dort keinen Stern, wie unsere Sonne, der permanent Teilchen liefert. Deshalb vermuten Forscher, dass vielleicht ein Planet oder Mond um dieses Objekt kreist und ähnlich wie Io bei Jupiter Material ins Magnetfeld einspeist. Also könnte ein Polarlicht verraten, dass dort draußen ein unsichtbarer Planet existiert?

Genau, diese Idee elektrisiert Astronomen gerade. Vielleicht lassen sich ja Exoplaneten künftig über Polarlichter finden. Wie genau funktioniert es denn darüber oder über Polarlichter, dann ein Exoplaneten auch tatsächlich zu finden? Wenn ein Planet durch das Magnetfeld seines Sterns zieht, dann entstehen gewaltige elektrische Ströme. Dadurch werden Radiowellen erzeugt und genau nach solchen Signaturen suchen Radioteleskope inzwischen. 2020 zum Beispiel gab es mit dem System GJ 1151 einen möglichen ersten Kandidaten. Denn dort registrierte das Radioteleskop LOFA ungewöhnliche Signale, die genau zu solchen auroralen Prozessen passen könnten. Das heißt nochmal zusammengefasst, der Planet selbst bleibt unsichtbar, aber sein Polarlicht verrät ihn. Genau. Polarlichter bekommen so auch eine völlig neue Bedeutung. Sie sind ja dann nicht mehr nur schöne Himmelserscheinungen. Sie werden im Grunde zu Werkzeugen der Astrobiologie, weil ein Polarlicht auch verraten könnte, dass ein Planet ein Magnetfeld besitzt. Und das könnte entscheidend für Leben sein. Ein Magnetfeld schützt ja eine Atmosphäre vor energiereicher Strahlung und verhindert, dass Sternwände sie ins All hinausreißen. Ohne Magnetfeld hätte unsere Erde vermutlich langfristig ähnliche Probleme bekommen wie der Mars.

Astronomen suchen also inzwischen nicht mehr nur noch Planeten, sondern sogar nach geschützten Planeten. Ja, nicht nur, aber ein Polarlicht könnte ein Hinweis darauf sein, dass dort Bedingungen herrschen unter dem Leben überhaupt möglich wäre. Total spannend. Ja, danke dir Jana, dass du uns mitgenommen hast zu den Auroras. Und ich muss sagen, ich finde den Gedanken irgendwie wunderschön, dass irgendwo da draußen auf einem extra Planeten vielleicht noch jemand unter einem Fremden oder unter einem Polarlicht steht und genau dieselbe Mischung aus Staunen und Ehrfurcht fühlt wie du damals, Jana, in Norwegen. Und Polarlichter sieht man übrigens auch in Deutschland. Ich habe extra eine Polarlicht-App dafür auf dem Handy installiert, die mich benachrichtigt, wenn die Wahrscheinlichkeit für Polarlichter steigt. Also solltet ihr euch vielleicht auch auf euer Handy laden. Ja, und damit bleibt neugierig und ich wünsche euch Erfolg beim Polarlichter sichten. Und wer noch mehr Lust auf Wissenschaft hat, das PM-Magazin und das Schneller Schlau-Magazin gibt es als ePaper und natürlich auch zum Durchblättern am Kiosk zu kaufen.