Van-Allen-Gürtel: Sonnensturm 2024 durchbrach die Barriere

Die „undurchdringliche Barriere“ der Van-Allen-Strahlungsgürtel ist überwunden worden. Laut einer Studie unter Leitung des Physikers Yoshizumi Miyoshi von der Universität Nagoya, die am 28. Oktober 2026 in Geophysical Research Letters erschien, hat der außergewöhnliche Sonnensturm vom Mai 2024 den Fluss ultraenergetischer Elektronen innerhalb dieser Grenze um mehr als das 5.000-Fache erhöht.

Eine Barriere, die nicht absolut war

Das Magnetfeld der Erde hält energiereiche Teilchen in zwei donutförmigen Ringen fest, den Van-Allen-Gürteln. 2014 entdeckten die Van Allen Probes der NASA in etwa drei Erdradien Abstand vom Erdmittelpunkt eine überraschende Grenze, die die schnellsten Elektronen, die sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, kaum je überquerten. Die Forschenden nannten sie „undurchdringliche Barriere“.

Ihr Ursprung ist umstritten. Natürliche niederfrequente Radiowellen, das sogenannte Plasmasphären-Rauschen, und möglicherweise auch vom Menschen erzeugte Längstwellen könnten diese Elektronen in Richtung Atmosphäre streuen, bevor sie näher kommen. Das ist willkommen: Diese „Killer-Elektronen“ durchdringen die Abschirmung von Satelliten, schädigen die Elektronik und verkürzen die Lebensdauer.

Im Mai 2024 löste eine Serie von Sonneneruptionen einen geomagnetischen Sturm der Stufe G5 aus, dem Maximum der Skala. Der japanische Satellit Arase, der die Strahlungsgürtel seit 2017 überwacht, registrierte innerhalb der Barriere Elektronen mit mehr als 3 Megaelektronenvolt. Ihr Fluss lag mehr als 5.000-mal über dem Wert vor dem Sturm.

Nicht hineingeschoben, sondern vor Ort beschleunigt

Die Daten zeigen nicht einfach, dass Elektronen nach innen gedrängt wurden. Zuerst stiegen die niederenergetischen Elektronen an, rund einen halben Tag später die energiereicheren und etwa einen Tag danach jene über 3 MeV.

Laut den Forschenden trug der Sturm die Plasmasphäre, die Region kalten Plasmas um die Erde, fast vollständig ab. Dadurch hatten sogenannte „Chorus-Wellen“ freie Bahn, elektromagnetische Wellen, die in Schall umgewandelt wie Vogelgezwitscher klingen, erklärt Miyoshi. Statt die Elektronen zu streuen, beschleunigten sie sie. Das Plasma brauchte mehr als vier Tage, um sich zu erholen, normalerweise sind es zwei. So hielten die Bedingungen lange genug an, um massenhaft Elektronen zu erzeugen. Die hohen Werte blieben monatelang bestehen, bis zum nächsten Sturm im Oktober 2024.

Was das bedeutet

Am Boden besteht keine Gefahr: Die Regionen liegen mehr als 10.000 km hoch, Atmosphäre und Magnetfeld schützen weiterhin. Auch die Barriere ist nicht verschwunden; sie gab unter außergewöhnlichen Bedingungen nach, bei einem Sturm, wie er etwa alle zwanzig Jahre vorkommt. Arbeiten von 2018 und 2024 hatten die Idee einer absoluten Grenze schon infrage gestellt.

Für Satellitenbetreiber ist der Befund dennoch relevant. Eine relativ geschützte Zone kann bei einem extremen Sturm stark verstrahlt werden und monatelang belastet bleiben. Bei Tausenden Satellitenstarts pro Jahr und einer weiterhin aktiven Sonne ist Weltraumwetter ein echtes Ingenieursthema.