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Dem Mysterium der magnetischen Wiederverbindung auf der Spur

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image Künstlerische Darstellung der 4 MMS Sonden

Die magnetische Wiederverbindung könnte der bevorzugte Weg des Universums sein, Dinge in die Luft zu jagen. Es funktioniert überall da, wo magnetische Feldlinien den Raum durchfluten.

Auf der Sonne verursacht die magnetic reconnection (wie der engl. Begriff lautet) mächtige Sonnenflares von der Stärke mehrerer Milliarden Atombomben. Aber auch auf der Erde spüren wir deren Einfluss bei magnetischen Stürmen oder Auroras und auch in Laboratorien kann dies ernsthafte Probleme bei Fusionsreaktoren erzeugen.

 

Es ist also allgegenwärtig und dabei kann die Wissenschaft bis heute dieses Phänomen nicht erklären. Zwar sind die Grundkenntnisse bekannt, aber warum das Kreuzen von magnetischen Feldlinien solch gewaltige Explosionen auslösen ist bis heute ein Rätsel.

 

„Irgendwas sehr Interessantes und Fundamentales geht vor, das wir aber nicht wirklich verstehen - nicht von Laborexperimenten oder von Simulationen“ sagt Melvyn Goldstein vom Geospace Physics Laboratory des Goddard Space Flight Center der NASA.

 

Deswegen plant die NASA auch eine Mission, um der Sache auf den Grund zu gehen. Genauer gesagt werden bei der Magnetospheric Multiscale Mission (MMS) 4 Raumsonden durch die Magnetossphäre der Erde fliegen, um die reconncetion zu untersuchen.

 

Die Mission hat im Mai gerade erst einen Meilenstein erreicht (den des preliminary design review) und seit Juni 2009 arbeiten die Ingenieure vom Goddard Space Flight Center am Bau der Sonden.

 

„Die Magnetossphäre der Erde ist ein wunderbares natürliches Labor um die Wiederverbindung zu studieren“ so Jim Burch vom Southwest Research Institute. „Es ist groß, geräumig und ständig finden Wiederverbindungen statt.“

 

In den äußeren Schichten der Magnetossphäre, wo das Erdmagnetfeld auf die Sonnenwinde trifft, werden durch die Wiederverbindung temporäre magnetische „Portale“ erzeugt, die Erde und Sonne miteinander verbinden. Innerhalb der Magnetossphäre in einer lang gezogenen Struktur genannt magnetotail werden durch die reconnection Hochenergie Plasmawolken angetrieben, welche beim Auftreffen auf die Erdatmosphäre die Nordlichter auslösen.

 

Die Sensoren zum Aufzeichnen der elektromagnetischen Felder und der geladenen Partikel werden von mehreren Universitäten und Laboratorien unter der Leitung des Southwest Research Institute entwickelt. Sobald diese fertig sind, werden sie an der Struktur der Sonden befestigt und 2014 mit einer Atlas V Rakete ins All gehievt.

 

Dabei erhoffen sich die Forscher durch die Erforschung der magnetic reconnection vor allem die Lösung eines Problems auf der Erde, welche eine zukünftige Energiekrise verhindern könnte.

Denn viele Hoffnungen liegen auf der Kernfusion, doch gibt es heute immer noch das Problem das heiße Plasma auf Temperatur zu halten. Denn dabei kommt es in heutigen Versuchsanordnungen noch immer zum so genannten Sägezahncrash (sawtooth crash). Denn die Temperatur der Elektronen steigt nur bis zu einem bestimmten Wert an und rutscht dann schlagartig auf ein niedrigeres Niveau, bei dem auch ein Teil des Plasmas entkommt, was durch die magnetische Wiederverbindung des Eindämmungsfeldes verursacht wird. 

Quelle: Science(at)NASA

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