Wir alle kennen die Polarlichter: ein grünes Leuchten im Norden oder Süden unserer Erde. Ein neues Bild zeigt einen lückenlosen Polarlichtring. (Bildquelle: TOimages / Adobe Stock)

Es gibt viele Möglichkeiten, Polarlichter zu beobachten. Ob als Aurora Borealis im Norden oder Aurora Australis im Süden – je nachdem, auf welcher Erdhalbkugel ihr euch befindet.

Meistens entdeckt ihr sie in den Polarregionen, bei außergewöhnlich starker Sonnenaktivität mit etwas Glück aber auch in mittleren Breiten. In der Regel blicken wir vom Erdboden aus in den Nachthimmel, doch einige Astronautinnen und Astronauten konnten das Phänomen bereits aus dem Orbit bestaunen.

Sogar auf anderen Planeten wurden schon Polarlichter nachgewiesen. So lange am Stück wie jetzt hat sie allerdings noch niemand beobachtet: Die SMILE-Mission, ein Gemeinschaftsprojekt der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS), liefert neuartige Aufnahmen.

Ein lückenloser Polarlichtring

Die NASA-Sonde »Polar« hat das komplette Polarlichtoval bereits bis 2008 im UV-Licht abgebildet. Neu ist die Beobachtungsdauer von 45 Stunden. (Bildquelle: ESA & CAS/Smile/UVI)

Auf den Aufnahmen, die das SMILE-Team veröffentlicht hat, ist das sogenannte Polarlichtoval vollständig zu erkennen. Dabei handelt es sich um das ringförmige Band rund um die Magnetpole der Erde, in dem die Polarlichter entstehen.

Auf den Bildern erscheint es wie ein wirbelnder, weißer Ring. Fast 20 Jahre lang gelang es keiner Mission mehr, diese Struktur komplett abzubilden. Zuletzt schaffte das die NASA-Sonde Polar, die über eine ähnliche Ultraviolettkamera wie SMILE verfügte.

SMILE bietet jedoch entscheidende Vorteile:

Die Raumsonde kann das Polarlichtoval bis zu 45 Stunden am Stück beobachten. Frühere Missionen kamen auf etwa 15 Stunden.
Parallel zur UV-Kamera blickt eine Röntgenkamera auf die Grenze zwischen Sonnenwind und Erdmagnetfeld.
Das macht die Mission zu einem unschätzbaren Werkzeug, um die Wechselwirkungen zwischen Sonnenwind und Erdmagnetfeld zu erforschen.

Dieser Artikel stammt im Original von unserer spanischen Schwesterseite Xataka und erscheint bei GameStar Tech in übersetzter und angepasster Form.

Die Aufgabe von SMILE

Polarlichter entstehen, sobald elektrisch geladene Teilchen des Sonnenwinds auf Moleküle unserer Atmosphäre treffen. Doch das Naturschauspiel hat auch eine ernste Seite: Starke Sonnenstürme können weltweite Telekommunikations- und Stromnetze empfindlich stören.

Glücklicherweise verfügt die Erde über ein natürliches »Schutzschild« – die Magnetosphäre. Vereinfacht ausgedrückt wirkt sie zwar wie ein Trichter und leitet einen Teil der Ionen zu den Polen ab (weshalb Polarlichter dort deutlich häufiger auftreten), schirmt uns im Wesentlichen aber vor den gravierendsten Folgen ab.

Wie diese Schutzmechanismen im Detail funktionieren, ist der Forschung zwar in Grundzügen bekannt, für einen verlässlichen Schutz moderner Infrastruktur braucht es jedoch präzisere Daten. Genau hier setzt SMILE an, um die komplexen Prozesse zwischen Sonnenwind und Magnetosphäre zu entschlüsseln.

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Spezielle Ultraviolettkamera

Die im Juli 2026 aufgenommenen Bilder des Polarlichtovals zeigen die Erdkugel als homogene, blassblaue Kugel. Weder Ozeane noch Kontinente sind zu erkennen. Das liegt daran, dass der molekulare Sauerstoff in der Erdatmosphäre ultraviolette Strahlung absorbiert, die von der Erdoberfläche reflektiert wird.

Sie dringt gar nicht erst bis ins Weltall vor. Die UV-Kamera von SMILE (UVI) blendet sichtbares Licht vollständig aus, um Störungen zu vermeiden und ausschließlich UV-Licht einzufangen. Da sichtbares Licht geblockt und UV-Licht der unteren Schichten absorbiert wird, wirkt die Erde wie eine leere Leinwand.

5:15 NASA-Video aus dem Jahr 2009: Wie der Klimawandel die Ozeane beeinflusst

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Die Polarlichter leuchten hingegen in den obersten Atmosphärenschichten, in denen die Sauerstoffdichte deutlich geringer ist. Dadurch kommen sie selbst auf der taghellen Seite des Planeten voll zur Geltung.

Vier wissenschaftliche Instrumente im Einsatz

SMILE beschränkt sich keineswegs nur auf ultraviolettes Licht. An Bord befindet sich zusätzlich die Röntgenkamera SXI, welche die Grenzregion zwischen Sonnenwind und Erdmagnetfeld – die sogenannte Magnetopause – analysiert.

Komplettiert wird das Instrumentarium durch ein Magnetometer (MAG) sowie einen Analysator für leichte Ionen (LIA).

Mehr als 300 Substürme im Visier

Während der nominell dreijährigen Mission erwartet die ESA rund 300 aurorale Substürme.

Dabei handelt es sich um kurzzeitige Störungen der Magnetosphäre, bei denen Energie vom Sonnenwind in die Polaratmosphäre eingespeist wird, wodurch das Polarlicht plötzlich heller wird und seine Form verändert.

SMILE beobachtet das Polarlichtoval dabei mit seiner UV-Kamera UVI bis zu 45 Stunden am Stück. Parallel dazu untersucht die Röntgenkamera SXI die Magnetopause, also die Grenzregion, an der Sonnenwind und Erdmagnetfeld aufeinandertreffen.