Jupiter-Blitze sind 100-mal gewaltiger als die stärksten Gewitter der Erde

Jupiter ist der massereichste Planet unseres Sonnensystems. Seine Stürme fallen entsprechend gewaltig aus: Manche reichen mehr als 100 Kilometer hoch, manche halten monatelang an, manche erzeugen Blitze von kaum vorstellbarer Stärke.

Neue Daten zeigen nun, wie heftig diese Entladungen sein können. Einige Radiopulse aus Jupiter-Gewittern erreichten mehrere Megawatt Leistung; einzelne Blitze könnten deutlich stärker sein als auf der Erde.

Die Grundlage dafür liefern Radiodaten der NASA-Sonde Juno aus den Jahren 2021 und 2022. Ein Team der UC Berkeley wertete die Signale aus vier außergewöhnlichen Sturmphasen aus. Die Studie erschien im Fachjournal AGU Advances.

Feuchte Luft lässt Blitze entstehen

Auf der Erde steigen warme, wasserreiche Luftmassen leicht auf und lassen Gewitter schnell wachsen. Auf Jupiter ist dieser Aufstieg viel schwieriger. „Feuchte Luft ist auf Jupiter schwerer und schwieriger nach oben zu transportieren“, erklärt Planetenforscher Michael Wong.

Dadurch kann sich mehr Energie sammeln, bevor ein Sturm entsteht – und wenn sie sich entlädt, fallen die Blitze entsprechend gewaltig aus.

Die Unterschiede sind enorm:

• Gewitterwolken auf der Erde erreichen meist etwa zehn Kilometer Höhe.
• Auf Jupiter wachsen manche Sturmwolken mehr als 100 Kilometer in die Höhe.
• Die stärksten gemessenen Radiopulse lagen bei mehreren Megawatt Leistung.

Wenn sich die gespeicherte Energie entlädt, entstehen gewaltige Winde und außergewöhnlich starke Blitze zwischen den Wolken.

Zusammensetzung der Atmosphäre spielt entscheidende Rolle

Die Blitze auf dem Jupiter entstehen zunächst vermutlich ähnlich wie auf der Erde. Wassertröpfchen und Eispartikel stoßen in den Wolken zusammen und laden sich elektrisch auf. Irgendwann entlädt sich die Spannung schlagartig. Doch Gewitter auf dem Jupiter unterscheiden sich noch durch ein weiteres Phänomen von jenen auf der Erde. Denn in der Atmosphäre des Jupiter kommt noch die Verbindung Ammoniak hinzu. In starken Jupiter-Stürmen steigen Wasser und Ammoniak nach oben. Dort frieren die Stoffe teilweise ein. Es entstehen weiche, schlammartige Eis-Bälle statt harter Hagelkörner wie bei Gewittern auf der Erde.

Die beobachteten Gewitter entstanden im sogenannten Nordäquatorgürtel des Jupiter. Diese Region wirkt auf Bildern wie ein dunkles Band rund um den Planeten. Dort wechselten sich ungewöhnlich ruhige Phasen und heftige Ausbrüche ab. Denn zeitweise verschwanden fast alle Gewitteraktivitäten. Dann tauchten plötzlich einzelne isolierte Superstürme auf. Wong formuliert die offene Frage so: „Könnte der entscheidende Unterschied in der Zusammensetzung der Atmosphäre liegen – Wasserstoff statt Stickstoff – oder könnte es daran liegen, dass die Sturmwolken auf dem Jupiter höher sind und daher größere Entfernungen eine Rolle spielen?“

Juno entdeckt auf Jupiter offenbar typische Blitze

Die Raumsonde Juno kreist seit 2016 um den Gasriesen. Ein spezielles Mikrowellen-Instrument misst Radiostrahlung aus der Atmosphäre. Dadurch lassen sich Blitze selbst durch dichte Wolkenschichten hindurch erfassen. Das Forschungsteam untersuchte vier außergewöhnliche Sturmphasen auf Jupiter. Insgesamt registrierte Juno 613 einzelne Radiopulse. Im Durchschnitt maßen die Forscher rund drei Entladungen pro Sekunde. Bei einem Vorbeiflug fing die Sonde sogar 206 Pulse in kürzester Zeit ein. Besonders auffällig war die Stärke einzelner Signale. Mehrere Pulse überschritten die Marke von einem Kilowatt. Der stärkste gemessene Ausschlag erreichte 5,3 Megawatt.

Wissenschaftler gingen jedoch lange davon aus, dass Raumsonden nur besonders helle Ausnahme-Blitze registrierten. Die neuen Daten deuten aber auf etwas anderes hin. Offenbar misst Juno typische Entladungen dieser Jupiter-Stürme – und nicht nur seltene Extremereignisse.

Wong beschreibt die Ungenauigkeit früherer Messungen mit einem Vergleich: Es sei gewesen, „als würde man bei einer Parade Knallgeräusche hören und nicht wissen, ob sie von Popcorn direkt neben einem oder von Feuerwerk weiter entfernt stammen“.

Die Neueinordnung wurde möglich durch die Messung sogenannter „Stealth-Superstürme“. Diese Gewitter traten isoliert auf und hielten teils monatelang an. Dadurch ließ sich erstmals genauer bestimmen, aus welchem Sturm ein Signal tatsächlich kam.

Warum die tatsächliche Stärke dennoch unklar bleibt

Die Radiopulse von Juno wurden bei 600 Megahertz gemessen. Viele Vergleichsdaten von der Erde stammen allerdings aus anderen Frequenzbereichen. Deshalb schwanken die Schätzungen noch stark. Nach aktuellen Berechnungen könnten die Jupiter-Blitze ähnlich stark sein wie irdische Entladungen oder aber bis zu hundertmal stärker. Frühere Studien hielten sogar eine millionenfach höhere Leistung für möglich.

Die Physikerin Ivana Kolmašová von der Karls-Universität in Prag erklärt zudem, dass ein Blitz Energie in mehreren Formen freisetzt – etwa als Licht, Radiowellen, Wärme oder Schall. Das erschwert den direkten Vergleich zwischen Erde und Jupiter. Auf der Erde setzt ein typischer Blitz etwa ein Gigajoule Energie frei. Das reicht aus, um ungefähr 200 durchschnittliche Haushalte eine Stunde lang mit Strom zu versorgen. Wong schätzt, dass Jupiter-Blitze möglicherweise 500- bis 10.000-mal mehr Energie freisetzen könnten.

Kurz zusammengefasst:

• Auf Jupiter entstehen Blitze, die wahrscheinlich deutlich stärker sind als Gewitter auf der Erde, weil die Atmosphäre dort enorme Energiemengen speichert.
• Die NASA-Sonde Juno registrierte 613 Radiopulse aus gewaltigen Sturmzonen und lieferte damit die bisher genauesten Daten zu Jupiter-Blitzen.
• Feuchte Luft steigt auf Jupiter nur schwer auf, deshalb wachsen Stürme dort über 100 Kilometer hoch und entladen sich mit extremer Kraft.

Übrigens: Die gewaltigen Blitze auf Jupiter helfen Forschern inzwischen dabei, auch Gewitter auf der Erde besser zu verstehen. Die Juno-Daten zeigen, warum manche Stürme extreme Energiemengen speichern und plötzlich mit enormer Wucht entladen. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © NASA