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News: Sie kommen nicht weit...

Seit rund drei Milliarden Jahren gibt es Sauerstoff in der irdischen Atmosphäre, und wie bei vielen Gasen, so werden auch die Sauerstoffatome im Bereich der Ionosphäre von der hochenergetischen Strahlung der Sonne ionisiert. Einige der dabei beschleunigten Ionen überschreiten die Fluchtgeschwindigkeit, überwinden also die Erdanziehungskraft und entweichen ins All. Neue Messungen ergeben indes, dass die Magnetosphäre den größten Teil der Ausreißer einfängt und zur Erde zurückschickt.
Ein wichtiger Grund dafür, dass wir auf der Erde leben können, ist die Ionosphäre. Hier, in den oberen Schichten der Atmosphäre, in 80 bis etwa 1500 Kilometern Höhe, trifft die energiereiche Strahlung der Sonne auf Gasmoleküle, spaltet sie in Ionen und Elektronen und verliert ihre lebensbedrohliche Wirkung.

Doch die dabei ionisierten Gasatome - vornehmlich Sauerstoff- und Stickstoffionen - haben noch eine andere Eigenschaft. Sie werden durch die Magnetosphäre der Erde beschleunigt, streben von der Erde weg und verschwinden im Weltall. Von Flugzeugen lässt sich diese Aufwärtsbewegung ionisierter Atome direkt beobachten - und bilanzieren. Demnach verlor die Erde im Verlauf der vergangenen drei Milliarden Jahre rund 18 Prozent ihres atmosphärischen Sauerstoffs.

Doch genau diese Magnetosphäre, die auf der einen Seite für die Beschleunigung der Sauerstoffionen sorgt, ist auf der anderen Seite möglicherweise auch deren Rettung. Ihre Form - der Verlauf der Magnetfeldlinien also - wird vom Sonnenwind bestimmt und reicht auf der ihm zugewandten Seite bis in eine Höhe von 60 000 Kilometern. Auf der sonnenabgewandten Seite liegt die Magnetopause - die äußere Begrenzung des Magnetfeldes - in einer Entfernung von bis zu 300 000 Kilometern.

Die Daten des GEOTAIL-Satelliten zeigten nun, dass der totale Sauerstofffluss ins All im Bereich der Magnetosphäre niedriger ist als in der Ionosphäre. Ein japanisch-amerikanisches Forscherteam schließt daraus, dass 90 Prozent der Sauerstoffionen, die der Ionosphäre entweichen, wieder zurückfallen und den Verlust der Atmosphäre ausgleichen. Demnach liegt der absolute Sauerstoffverlust in der Geschichte der sauerstoffhaltigen Atmosphäre nicht bei 18, sondern bei nur zwei Prozent.

Zu diesem Ergebnis kamen Kanako Seki vom Department of Earth and Planetary Sciences der University of Tokyo und seine Mitarbeiter, indem sie den abwärts gerichteten Sauerstofffluss zurück in die Atmosphäre von dem aufwärts gerichteten Fluss aus der Ionosphäre subtrahierten. Ganz offensichtlich spielt die Magnetosphäre bei dieser "Reflexion" von Sauerstoffionen eine wesentliche Rolle, wie dies genau geschieht ist indes auch den Forschern noch nicht klar.

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  • Quellen
Science 291: 1939–1941 (2001)

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