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Funkelt die Erde im Röntgenlicht?

Als Astronomen vor Jahren zum ersten Mal das "Chandra"-Röntgen-Observatorium planten, hatten sie keine Planeten im Sinn, da diese zu friedvoll für die Röntgen-Astronomie sind. "Chandra" sollte eher kollidierende Galaxien, explodierende Sterne und andere Quellen hochenergetischer Röntgenstrahlung enthüllen, aber keine Planeten - bis jetzt.

Röntgenbild der Venus

"Aber es stellte sich heraus, dass Planeten ziemlich interessante Röntgenquellen sind", sagte der Astronom Ron Elsner aus dem "Marshall Space Flight Center". Jupiter zum Beispiel besitzt einen pulsierenden heißen Fleck in der Nähe seines Nordpols. Mars und Venus leuchten wie Disko-Kugeln. Selbst der Mond gibt Röntgenstrahlen ab.

Das Titelbild zeigt eine Röntgenaufnahme des Chandra-Röntgenobservatoriums vom Planeten Venus. Die linke Seite ist die Nachtseite des Planeten und rechts ist die funkelnde Tagesseite.

Und die Erde? Obwohl ein paar Röntgensatelliten bereits die Erde betrachtet hatten, ist die Welt, auf der wir leben, hauptsächlich ein Terra incognita ein Rätsel. Das wird sich bald ändern. "Später in diesem Jahr werden wir "Chandra" auf die Erde richten", sagte Elsner. Es wird das erste Mal sein, dass Astronomen sorgfältig unseren eigenen Planeten untersuchen und dabei das leistungsstarke Röntgenteleskop nutzen.

Elsner ist nicht sicher, was "Chandra" sehen wird. "Die Erde könnte wie der Mars oder die Venus aussehen", sagte er. Das Funkeln dieser Planeten ist langsam, weil sie in der Röntgenstrahlung der Sonne "baden". Wenn ein Photon im Röntgenbereich auf die Atmosphäre von Venus oder Mars trifft, wird es von einem Atom absorbiert um dann wieder ausgesendet zu werden. Alle paar Sekunden gibt es durch diesen Prozess einen winzigen Röntgenblitz, welcher "Fluoreszenz" genannt wird. Der Mond funkelt auch, obwohl er keine Atmosphäre besitzt. Dort kommt die Fluoreszenz durch seine Oberfläche zustande.

Auf der anderen Seite könnte die Erde wie Jupiter aussehen. "Jupiter funkelt in der selben Art wie Venus und Mars es machen", bemerkte Elsner, "Aber Jupiter besitzt etwas Zusätzliches: Einen leuchtenden, heißen Fleck, der Röntgenstrahlung abgibt."

Jupiters heißer Fleck wird durch schweren Ionen verursacht, als solche O6+, die auf die polare Atmosphäre prallen. O6+ ist ein Sauerstoffatom, dem 6 seiner 8 Elektronen fehlen, die es zurück möchte. Wenn diese stark geladenen Ionen in die Jupiter-Atmosphäre eintreten, stehlen sie Elektronen von Molekülen in ihrer Nähe. Das geschieht am Nordpol von Jupiter so energiereich, dass diese Reaktion Röntgenstrahlen aussendet.

Woher kommen diese Ionen? Und warum pulsiert dieser heiße Fleck manchmal alle 45 Minuten? "Das sind Geheimnisse", meinte Randy Gladstone vom "Southwest Research Institute", der mit Elsner beim Untersuchen der planetarer Röntgenstrahlung zusammenarbeitet.

"Eine Möglichkeit ist, dass die Sauerstoff-Ionen vom Sonnenwind kommen", spekulierte er. Es ist nicht einfach, 6 Elektronen von Sauerstoff abzuziehen, aber es passiert die ganze Zeit in der Millionen Grad heißen Korona der Sonne. Der Sonnenwind, der aus der Korona kommt, bläst solche Ionen durch das ganze Sonnensystem.

Genau wie der Jupiter hat die Erde ein starkes Magnetfeld, welches Ionen aus dem Sonnenwind einfangen kann. Sie sausen dann auf den Magnetfeldlinien hin und her, zu den Polen. Vielleicht hat unser Planet genau wie Jupiter einen blitzenden heißen Fleck. Diese Möglichkeit ist es, was Gladstone 2001 veranlasst hat, die dieses Jahr folgenden Beobachtungen von Chandra vorzuschlagen.

"Diese Beobachtung ist eine technische Herausforderung", sagte Gladstone. "Chandra" ist ein Weltraumteleskop, das die Erde in einer elliptischen Bahn umrundet. Es kommt der Erde bis auf 10.000 km nah und entfernt sich von ihr bis zu 140.000 km ein Drittel der Entfernung zum Mond. Wegen dieser lang gezogenen Umlaufbahn ist die "Erde kein fest stehendes Ziel".

Es bewegt sich und ist groß. Der Planet füllt "Chandras" Blickfeld komplett aus. "Wenn "Chandra" auf die Erde gerichtet wird, kann es nichts anderes sehen die Sterne eingeschlossen, die wir normalerweise zur Orientierung brauchen", bemerkte Elsner. "Wir müssen das Teleskop mit nichts anderem als Kreisen lenken."

Würde das funktionieren?

"Das müssen wir herausfinden", sagte Elsner. Also versuchten er und seine Kollegen "Chandra" früher in diesem Jahr auszurichten. Es war nur ein flüchtiger Blick, aber genug um zu beweisen, "dass wir erfolgreich die Erde aufspüren und Daten sammeln konnten".

Was jetzt noch fehlt, ist ein langer Blick auf unseren Planeten. "Wir haben 12.000 Sekunden (3,3 Stunden) Beobachtungszeit bekommen", sagte Elsner. Aber auf einmal das würde nichts nützen. Was ist, wenn die irdischen Erscheinungen sich von Tag zu Tag, von Woche zu Woche verändern? Ein einziger Schnappschuss könnte irreführen. "Wir planen, unsere Zeit in zehn 1.200-Sekunden-Stückchen zu teilen und die Erde an zehn einzelnen Tagen zu beobachten."

"Chandra" kann nicht die ganze Erde auf einmal sehen. "Unser Sichtfeld ist auf ein Gebiet von 1.100 km Größe beschränkt". Zum Vergleich, der Erdradius beträgt 6.378 km. "Wir haben uns entschieden, die Polregionen zuerst zu untersuchen. Wenn die Erde ein Jupiter-ähnliches Leuchtfeuer hat, wird es dort sein."

An Bord eines NASA-Polar-Satelliten hat ein Detektor, der PIXIE genannt wird, bereits gezeigt, dass an den Erdpolen ein schwaches Röntgen-Glühen vorhanden ist. PIXIE enthüllte kein polares Leuchtfeuer, aber das war zu erwarten, sagte Gladstone. "PIXIE bedient sich einer Energie-Bandbreite (2 keV to 60 keV), in der Jupiters heißer Fleck unsichtbar ist. "Chandra" kann weichere Röntgenstrahlung entdecken (0.2 keV to 1 keV), in der welcher heiße Fleck strahlt."

Was wird "Chandra" finden? Sanft leuchtende Lichterscheinungen - definitiv. Fluoreszierendes Glühen - vielleicht. Ein pulsierendes Leuchtfeuer - niemand weiß es. Elsner sagt: "Machen Sie sich bereit, überrascht zu werden."