Laut dem neuesten Bericht eines Forschungsteams der University of California in Berkeley lösen einige Stürme auf Jupiter, dem größten Planeten im Sonnensystem, unglaublich starke Blitze aus, die möglicherweise 100-mal stärker sind als Blitze auf der Erde und möglicherweise sogar stärker. Basierend auf Daten der NASA-Sonde Juno wiesen Forscher darauf hin, dass diese neuen Entdeckungen wichtige Hinweise für das Verständnis des Jupiter-Extremwettersystems und des Konvektionsmechanismus in der Atmosphäre des Planeten liefern.
Die Studie basiert auf Beobachtungsdaten, die Juno seit 2016 während seiner Umlaufbahn um Jupiter gesammelt hat. Das vom Detektor getragene Mikrowellenradiometer kann von Blitzen abgegebene Radiosignale erfassen. Sein Funktionsprinzip ähnelt den durch Blitze verursachten Störungen der Funkkommunikation auf der Erde, mit dem Unterschied, dass es Mikrowellensignale am Hochfrequenzende des Funkspektrums erkennt.
Forscher sagten, dass die Untersuchung von Blitzphänomenen außerhalb der Erde nicht nur zum Verständnis der Wetterprozesse auf anderen Planeten beitragen wird, sondern auch dazu beitragen kann, dass Menschen die vielen unbekannten Gewitteraktivitäten in der Erdatmosphäre verstehen. Michael Huang, der Erstautor des Artikels und Planetenforscher am Space Science Laboratory der University of California in Berkeley, wies darauf hin, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft im letzten Jahrzehnt nacheinander eine Vielzahl „vorübergehender Lichtereignisse“ über schweren Gewittern auf der Erde identifiziert habe, darunter elektrische Phänomene im Millisekundenbereich wie rote Kobolde, Jets, Halos und ELVEs. Dies zeigt, dass die Menschen immer noch sehr wenig über den Blitz selbst wissen.
Auf Jupiter gelten Blitze als wichtiges Fenster zur Beobachtung der atmosphärischen Konvektion. Im Gegensatz zur Erde wird die Atmosphäre des Jupiter von Wasserstoff dominiert, und feuchte Luft ist in dieser Umgebung schwerer und daher schwieriger anzuheben. Im Gegensatz dazu besteht die Erdatmosphäre hauptsächlich aus Stickstoff, während Wasserdampf leichter als die umgebende Luft ist und leichter aufsteigt, um Konvektionsströme zu bilden. Das Forschungsteam wies darauf hin, dass Jupiters Stürme aus diesem Grund während des Entwicklungsprozesses stärkere Energie ansammeln müssen. Sobald sie große Höhen erreichen, können sie auf heftigere Weise freigesetzt werden und starke Winde und extrem heftige Wolkenblitze bilden.
Tatsächlich wurden Blitze von fast jedem Raumschiff entdeckt, das am Jupiter vorbeigeflogen ist. Aufgrund der Dunkelheit auf Jupiters Nachtseite konnten frühe Missionen meist nur die hellsten Blitze sehen, was die wissenschaftliche Gemeinschaft einst zu der Annahme veranlasste, dass Jupiters Blitze viel stärker seien als die der Erde. Dieses Verständnis wurde jedoch teilweise revidiert, da die hochempfindliche Sternenverfolgungskamera auf Juno eine große Anzahl schwacher Blitze entdeckte, die denen der Erde ähneln. Die Forscher wiesen auch darauf hin, dass es zu Fehleinschätzungen führen kann, wenn man sich ausschließlich auf nächtliche Beobachtungen mit sichtbarem Licht verlässt, da dicke Wolken einen Teil des Lichts blockieren und Blitze schwächer erscheinen lassen, als sie tatsächlich sind.
Im Gegensatz dazu können Mikrowellenradiometer Wolken durchdringen und gelten daher als besser geeignet, um die wahre Intensität von Blitzen zu bestimmen. Die Atmosphäre des Jupiter weist jedoch eine große Bandbreite auf und häufig treten mehrere Stürme gleichzeitig auf, was es für Forscher schwierig macht, einen Radioimpuls genau einem bestimmten Sturm zuzuordnen. Wenn die Blitzquelle nicht lokalisiert werden kann, ist es schwierig, die Energie eines einzelnen Blitzeinschlags genau zu berechnen.
Der Übergang wird zwischen 2021 und 2022 stattfinden. Zu diesem Zeitpunkt schwächte sich die Sturmaktivität im nördlichen Äquatorgürtel des Jupiter eine Zeit lang ab, und das Forschungsteam konnte Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops, der Juno-Kamera und Amateurastronomen kombinieren, um mehrere isolierte Sturmsysteme zu lokalisieren. Michael Huang nennt diese Stürme „unsichtbare Superstürme“. Diese Stürme können Monate andauern und die umgebenden Wolkenstrukturen ähnlich wie größere Superstürme umformen, obwohl ihre Wolkenobergrenzen nicht so hoch sind.
Während dieses Beobachtungsfensters überflog Juno zwölf Mal einzelne Stürme, vier davon waren nah genug, um von Blitzen erzeugte Mikrowellensignale zu erkennen. Der Detektor zeichnete durchschnittlich drei Blitzeinschläge pro Sekunde auf und erfasste bei einem seiner Vorbeiflüge sogar 206 einzelne Blitze. Aus insgesamt 613 Pulsproben schätzten die Forscher, dass die Blitzintensität auf Jupiter von der gleichen wie auf der Erde bis zu mehr als 100-mal größer als die der Erde reichte. Das Forschungsteam betonte außerdem, dass aufgrund der in verschiedenen Studien verwendeten inkonsistenten Radiowellenlängen bei solchen interplanetaren Vergleichen immer noch ein gewisses Maß an Unsicherheit bestehe; Andere Studien spekulierten sogar, dass Jupiters Blitze millionenfach stärker sein könnten als die der Erde.
In Bezug auf die Umwandlung der Gesamtenergie von Blitzen wies Ivana Kormashova, Weltraumphysikerin an der Karls-Universität in Prag und der Tschechischen Akademie der Wissenschaften, die an der Forschung beteiligt war, darauf hin, dass dieser Prozess sehr kompliziert ist, da Blitze Energie in verschiedenen Formen wie Radio, Licht, Wärme, Schall und chemischen Reaktionen freisetzen. Nach irdischen Maßstäben setzt ein einzelner Blitz typischerweise etwa 1 Milliarde Joule Energie frei, genug, um 200 durchschnittliche Haushalte eine Stunde lang mit Strom zu versorgen. Auf dieser Grundlage schätzt Michael Huang, dass ein einzelner Blitzeinschlag auf Jupiter die 500- bis 10.000-fache Energie eines Blitzes auf der Erde freisetzen kann.
Forscher glauben, dass der Entstehungsmechanismus von Blitzen auf Jupiter im Allgemeinen dem auf der Erde ähneln könnte, d. h. aufsteigender Wasserdampf kondensiert zu Wassertröpfchen und Eiskristallen, sammelt während des Kollisionsprozesses Ladungen an, bildet schließlich einen großen Spannungsunterschied und löst eine Entladung aus. Allerdings enthalten die Eispartikel auf Jupiter neben Wasser auch Ammoniak. Die wissenschaftliche Gemeinschaft hat vorgeschlagen, dass sich diese Zutaten zu „Pilzbällchen“ ähnlich dem „Smoothie-Hagel“ verbinden und in die Atmosphäre fallen könnten. Dies könnte eng mit dem Entstehungsprozess von Blitzen zusammenhängen.
Obwohl neue Forschungsergebnisse klarere Beobachtungsergebnisse liefern, bleibt ein Rätsel, warum Jupiters Blitze so stark sind. Die Forscher wiesen darauf hin, dass stärkere Blitze eine höhere Spannung bedeuten. Es ist jedoch noch nicht geklärt, ob der Unterschied zwischen der wasserstoffdominierten atmosphärischen Umgebung und der Stickstoff-Sauerstoff-Atmosphäre der Erde eine entscheidende Rolle spielt, oder ob dies am Gewittersystem mit einer Sturmhöhe von mehr als 100 Kilometern auf Jupiter liegt, der etwa 10 Kilometer höher als die Erde ist, oder daran, dass die feuchte Konvektion des Jupiter mehr Wärme ansammeln muss, bevor er explodiert. Das zuständige Team gab an, dass sich dieser Bereich noch im aktiven Forschungsstadium befinde.
Dieses Forschungspapier mit dem Titel „Lightning Radio Pulse Power Distribution of Jupiter's „Stealth Super Storm“ in 2021-2022“ wurde am 20. März 2026 in der Zeitschrift „AGU Advances“ veröffentlicht. Die Forschung wurde von der NASA finanziert.