Rund ein Jahr nach ihrem Start wartet die NASA-Mission „Magnetospheric Multiscale“ (MMS) bereits mit einer Erfolgsmeldung auf: Erstmals konnte mit den vier MMS-Satelliten wie mit einem Mikroskop das Entstehungsgebiet der „magnetischen Rekonnexion“ beobachtet und damit eine Keimzelle für diesen wichtigen plasma-physikalischen Prozess im Weltraum untersucht werden.
 
Satelliten erfassen Rekonnexion

Als Rekonnexion bezeichnen Physiker/innen die Umwandlung der Energie magnetischer Felder in Strömungs- und thermische Energie. Diese Energietransformation beeinflusst etwa die Wechselwirkung des Sonnenwinds mit dem Magnetfeld der Erde, was zum Beispiel Folgen für das Weltraumwetter hat. Dieses ist, etwa in Form von Sonnenstürmen, auch dafür verantwortlich, dass es zu Problemen bei Satelliten, beim Funkverkehr oder bei Navigationssystemen kommen kann. Ein besseres Verständnis der Rekonnexion sei daher für das Leben auf der Erde wichtig, wie Wissenschaftler/innen des Southwest Research Institute im US-amerikanischen San Antonio betonen, unter deren Leitung die Publikation in der Fachzeitschrift „Science“ erschienen ist.

Für die Untersuchung der Rekonnexion messen die Geräte auf den Satelliten Plasmen, heiße ionisierte Gase aus positiv geladenen Ionen und negativ geladenen Elektronen. Die Plasmen des Sonnenwinds und der Erdmagnetosphäre sind beide magnetisiert. Damit Rekonnexion stattfinden kann, müssen diese Plasmen „entmagnetisiert“ werden, d.h. Plasma und Magnetfeld werden entkoppelt. Das Besondere an der jetzigen NASA-Mission ist, dass dieser Vorgang hundertmal schneller gemessen werden kann als bei früheren Missionen. Deshalb konnte das Verhalten der Elektronen, das bisher nur am Computer simuliert wurde, zum ersten Mal direkt beobachtet werden. Die nun ausgewerteten Daten eröffnen dadurch neue Erkenntnisse zum Zusammenspiel der Magnetfelder von Sonne und Erde.

Lotto-Sechser der Plasmaphysik

„Die MMS-Satelliten begannen im Spätsommer 2015 mit der Beobachtung der Magnetopause. In dieser Grenzregion zwischen dem Sonnenwind und der Erdmagnetosphäre suchten wir nach Gebieten, wo sich das Magnetfeld des Sonnenwindes mit jenem der Erde verknüpft“, erläutert Wolfgang Baumjohann, Co-Autor der Publikation und Direktor des Instituts für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW). Am 16. Oktober flogen die MMS-Satelliten sogar mitten durch die Geburtsregion der Rekonnexion. Wolfgang Baumjohann: „Für Plasmaphysiker ist das mit einem Lotto-Sechser zu vergleichen! Erstmals konnte der Zündfunke für diesen Prozess beobachtet werden.“
 
Das IWF ist der größte nicht-amerikanische Partner der MMS-Mission. Es hat die Leitung für die Potenzialregelung, mit der die elektrostatische Aufladung der Satelliten kompensiert wird, und ist am Elektronenstrahlinstrument und am „Digital FluxGate“-Magnetometer beteiligt, mit denen elektrische und magnetische Felder gemessen werden.