Leuchten über Gewitterwolken

In Deutschland erleben wir etwa 25 Gewittertage pro Jahr. Dass Blitze den Nachthimmel hell erleuchten, ist also nichts Ungewöhnliches. Doch auch weit oberhalb der Gewitterblitze kommt es mitunter zu buntem Leuchten. Besonders selten sind sogenannte Mesospheric Ghosts: grüne Leuchterscheinungen, die nur für Sekundenbruchteile aufleuchten. Da das Phänomen erst 2019 entdeckt wurde, ist es bislang kaum erforscht. Daher haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun systematisch nach den grünen Blitzen Ausschau gehalten. Im Fachmagazin „Nature Communications“ berichten sie, was den Blitzen ihre Farbe verleiht.

Auch oberhalb der Wolkendecke können bei Gewittern kurze Leuchterscheinungen auftreten. Zu den häufigsten dieser Phänomene zählen Sprites: Elektrische Entladungen, die rötlich aufleuchten. Im Jahr 2019 wurde oberhalb eines solchen Sprites erstmals ein grünes Leuchten gesichtet, das einige Millisekunden andauerte. Forschende gaben solchen Erscheinungen den Namen Mesopheric Ghosts – Mesosphären-Geister. Dabei leitet sich „Ghost“ ab von „Green emissions from excited Oxygen in Sprite Tops“, grüne Emissionen von angeregtem Sauerstoff über Sprites. Denn die erste Vermutung war, dass Sauerstoff für die grüne Farbe verantwortlich sei – wie etwa bei Polarlichtern. Doch auch andere Moleküle können grünes Leuchten hervorrufen. Welche genau für das grüne Leuchten in Mesospheric Ghosts sorgen, galt es noch herauszufinden.

Verschiedene Elemente bestimmen die Lichtfarbe

María Passas-Varo vom Astrophysikalischen Institut Andalusiens in Granada und ihr Team hörten von der neuen Entdeckung – und starteten direkt eine Beobachtungskampagne. Mit einem speziellen Messgerät für kurze Leuchterscheinungen, dem GRASSP-Spektrographen, analysierten sie das Licht von 42 Sprites. Nur über einem von ihnen konnten sie grünes Licht über dem Sprite registrieren und damit einen Mesospheric Ghost nachweisen. Offenbar handelte es sich also um ein seltenes Phänomen.

Aus dem Lichtspektrum konnten Passas-Varo und ihr Team auch herausfinden, welche Elemente in dem Mesospheric Ghost vorkommen – denn jedes Element verursacht Leuchten in bestimmten Farben. Neben dem charakteristischen Leuchten von Sauerstoff beobachteten die Forschenden auch grünes Licht mit für Eisen und Stickstoff typischen Wellenlängen. Das lässt sich darauf zurückführen, dass Eisen in die Atmosphäre gelangt, wenn Staub aus dem All in die Erdatmosphäre eintritt. Durch die starke Reibung verglühen andere Bestandteile im Staub – Moleküle etwa – in der Atmosphäre und Eisen bleibt übrig. Zudem fand das Team heraus, dass der Ghost nicht nur grün leuchtete: Im Spektrum waren auch Anteile gelben und orangefarbenen Lichts, ausgelöst durch Eisen, Sauerstoff und Nickel.

Diese Ergebnisse könnten den Forschenden helfen, eine bessere Erklärung für die bunten Leuchterscheinungen zu finden. Denn bislang haben sie nicht alle entdeckten Elemente in ihre Modelle mit einbezogen. Da die aktuelle Studie jedoch nur Daten von einem Mesospheric Ghost einbezieht, sind zunächst noch weitere Beobachtungen notwendig.