Dem James Webb-Weltraumteleskop der NASA ist es erstmals gelungen, die Aurora Borealis auf dem Planeten Neptun in spektakulärer Detailliertheit einzufangen.
Dieses faszinierende atmosphärische Phänomen tritt auf, wenn geladene Teilchen von der Sonne mit Gasatomen in der Atmosphäre des Planeten kollidieren und dabei ein bezauberndes, farbenfrohes Leuchten erzeugen.
In den vergangenen Jahrzehnten gelang es den Astronomen nur, flüchtige Einblicke in die Polarlichtaktivität auf Neptun zu gewinnen – insbesondere während eines Vorbeiflugs der NASA-Raumsonde Voyager 2 im Jahr 1989. Doch anders als bei seinen benachbarten Gasriesen wie Jupiter, Saturn und Uranus blieben die Polarlichter Neptuns unauffindbar – bis das Webb-Teleskop das Rätsel schließlich löste.
Im Juni 2023 konnte das James-Webb-Teleskop mithilfe seines Nahinfrarot-Spektrographen Polarlichter auf Neptun mit beispielloser Präzision beobachten. Zusätzlich zum Bild des Planeten erhielten die Wissenschaftler ein Spektrum, das es ihnen ermöglichte, seine Zusammensetzung zu analysieren und die Temperatur der oberen Atmosphäre (Ionosphäre) zu messen.
In einer bahnbrechenden Entdeckung enthüllten Beobachtungen eine starke Emission eines Ions namens H₃⁺ (Trihydrogenion), eines Moleküls, das für seine Rolle bei Polarlichtphänomenen bekannt ist.
Überraschenderweise haben die Polarlichter des Neptuns überhaupt nichts mit denen zu tun, die man auf der Erde, dem Jupiter oder dem Saturn sieht. Anstatt sich wie üblich um die Pole zu konzentrieren, erscheinen die Lichter des Neptuns in mittleren Breitengraden – ungefähr dort, wo sich auf der Erde Südamerika befindet.
Forscher führen diese Besonderheit auf die seltsame Neigung des Magnetfelds des Neptuns zurück, ein Phänomen, das auch von Voyager 2 im Jahr 1989 entdeckt wurde.
Eine weitere Überraschung: Zum ersten Mal seit dem Vorbeiflug von Voyager 2 konnten Wissenschaftler die Temperatur der oberen Atmosphäre des Neptuns messen. Und die Ergebnisse waren erstaunlich: Seit der letzten Messung hat es sich um mehrere hundert Grad abgekühlt, was erklären könnte, warum Polarlichter bislang so schwer zu erkennen waren.
Dieser Fortschritt bietet eine neue Möglichkeit, die Wechselwirkung zwischen Neptuns Magnetfeld und Sonnenpartikeln zu erforschen, die die äußeren Bereiche des Sonnensystems erreichen. Das Team plant nun, den Planeten während eines vollständigen elfjährigen Sonnenzyklus mit dem James-Webb-Teleskop zu beobachten, was noch mehr Geheimnisse über diesen rätselhaften Eisplaneten enthüllen könnte.
„Nicht nur die Sichtung des Polarlichts war außergewöhnlich“, sagt Henrik Melin von der Northumbria University, der Hauptautor der Studie, „es waren die Klarheit und die Details, die mich wirklich umgehauen haben.“ »
Die in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Ergebnisse stellen einen spannenden Fortschritt im Verständnis der atmosphärischen Dynamik der Eisriesen in unserem Sonnensystem dar.
