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16:10 11.08.2018
Die Hichtech-Sonde „Parker Solar Probe“ startet zur Sonne Quelle: AP/NASA
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Göttingen

„Liebe, liebe Sonne“, heißt es in einem Kindergartenlied, „komm ein bisschen runter / lass den Regen oben / dann wollen wir dich loben.“

In Wirklichkeit ist alles etwas anders. Den bei Kindern verpönten Regen, das haben die letzten Wochen gezeigt, hat die Erde dringend nötig. Und die „liebe Sonne“ entpuppt sich bei näherem Hinsehen als ein erschreckender, ein tödlicher Ort: ein Höllenfeuer mit 15 Millionen Grad.

Schon heute ist sicher, dass die Sonne eines Tages alles Leben auf der Erde verbrennen wird. Es ist paradox: Ausgerechnet der Stern, der derzeit das Leben überhaupt erst ermöglicht, wird es in ferner Zukunft zerstören.

Wie funktioniert dieser gigantische Glutofen? Welche Gefahren gehen schon heute von ihm aus? Die US-Weltraumagentur Nasa will dies jetzt mit einer spektakulären Mission herausfinden.

Unregelmäßigkeiten beim Countdown

Am Sonnabend sollte am Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida eine „Delta IV Heavy“-Rakete abheben, um die „Parker Solar Probe“ auf den 150 Millionen Kilometer weiten Weg zur Sonne zu bringen. Wegen Unregelmäßigkeiten während der letzten Minuten des Countdowns, wurde der Start jedoch abgebrochen. Am Sonntagmorgen (Ortszeit) will die Nasa einen weiteren Anlauf unternehmen, um die Sonde auf den Weg zu bringen.

Auf ihrer mehrjährigen Mission wird sich die Sonde unserem Zentralgestirn bis auf sechs Millionen Kilometer nähern – so nahe wie noch kein von Menschen geschaffenes Objekt.

Quelle: Swen Pförtner/dpa

Volker Bothmer hat jahrelang auf diesen Tag hingearbeitet. Der Astrophysiker an der Universität Göttingen ist Co-Leiter von WISPR, einem Projekt, in dem eine spezielle Weitwinkelkamera für die Nasa-Mission entwickelt wurde. Gemeinsam mit seinen amerikanischen Kollegen wird Bothmer in Florida den Raketenstart verfolgen.

Für ihn geht es um ein historisches Ereignis: „Parker Solar Probe“ soll die Korona, die äußere Sonnenatmosphäre, erforschen, sie wird die Sonne gewissermaßen berühren – damit steht der erste Besuch der Menschheit bei einem Stern bevor. Die Idee für ein solches Projekt ist eigentlich schon alt, „aber es hat Jahrzehnte gebraucht, bis die technologische Entwicklung so weit war“, sagt Bothmer.

Historische Faszination

Tatsächlich fasziniert die Sonne Wissenschaftler seit Jahrtausenden. Bei entwickelten Kulturen des Altertums wurde sie als Gottheit verehrt, die Licht und Leben spendet oder nehmen kann. Doch schon die Griechen begannen im 6. Jahrhundert vor unserer Zeitrechnung, die Sonne als physikalisches Objekt zu sehen, das man erforschen kann. Bereits viel früher nutzten Menschen den Lauf der Sonne, um wiederkehrende Ereignisse zu bestimmen. Und schon in Babylonien kannte man Zyklen, die die Vorhersage von Sonnenfinsternissen ermöglichten – die man als Zeichen für nahende Katastrophen deutete.

4,6 Milliarden alt – und doch ein Mysterium

Aber erst im 17. Jahrhundert war endgültig erkannt und bewiesen, dass die Sonne das Zen­trum ist, um das sich alle Planeten drehen.

Ein Mysterium blieb sie trotzdem. Vor allem die Frage, wie die Sonne ihre gewaltige Energie produziert, löste viele Spekulationen aus. Vielleicht presst die große Masse der Sonne sie so fest zusammen, dass diese Gravitationsenergie in Wärme umgewandelt wird, spekulierte man im 19. Jahrhundert. Doch dann könnte die Sonne höchstens 100 Millionen Jahre strahlen – dass die Erde viel älter ist, wusste man schon damals. Inzwischen hat man herausgefunden, dass auch die Sonne schon 4,6 Milliarden Jahre alt ist.

Erst vor gut 100 Jahren brachte die Atomphysik die Lösung. Wissenschaftler erkannten, dass im Inneren des Feuerballs eine Kernfusion für schier endlose Energie sorgt: Unter dem Druck der Sonnenmasse und bei unfassbar hohen Temperaturen verschmelzen Wasserstoffkerne zu Helium. In jeder Sekunde werden 564 Millionen Tonnen Wasserstoff in 560 Millionen Tonnen Helium umgewandelt. Die Differenz, vier Millionen Tonnen Masse, wird in Form von hochenergetischen Teilchen ins All abgegeben. Die Energie, die die Sonne pro Sekunde ins Weltall verschleudert, würde den Energiebedarf der Menschheit für Milliarden Jahre abdecken.

Die Parker-Solar-Probe Quelle: NASA/dpa

Damit ist das Grundprinzip verstanden, doch viele Fragen bleiben offen, die nun beantwortet werden sollen.

„Parker Solar Probe“ fliegt zunächst zur Venus, die sie im Verlauf der siebenjährigen Mission noch sechsmal passieren wird – nach und nach nähert sich ihre Umlaufbahn dabei der Sonne. Frühestens im Dezember 2024 wird „Parker Solar Probe“ den Punkt erreichen, an dem die Distanz zur Sonne am geringsten ist.

24-mal soll die Sonde das Gestirn auf einer elliptischen Bahn umrunden. In Sonnennähe rauscht die 635 Kilogramm schwere Sonde mit 684 000 Stundenkilometern vorbei – so schnell war ein menschengemachtes Objekt noch nie. Leicht wird es die Sonde nicht haben: Sie wird Temperaturen von 1400 Grad aushalten müssen. Damit die Instrumente an Bord nicht zerstört werden, werden sie von einem 11,43 Zentimeter dicken Karbonpanzer geschützt.

In der Hitze der Korona

„Parker Solar Probe“ wird vor allem die Korona untersuchen. Normalerweise ist die äußere Sonnenatmosphäre von der Erde aus mit bloßem Auge nicht zu sehen. Das Licht der Sonne überstrahlt sie. Nur wenn sich bei einer Sonnenfinsternis der Mond vor die Sonne schiebt, erscheint sie plötzlich als Strahlenkranz um die verdunkelte Sonnenscheibe. Die Korona besteht aus Plasma und reicht weit hinaus in den Weltraum, wobei sie mehrere Millionen Grad heiß sein kann. Das ist eines der großen Rätsel: In der Korona ist es sehr viel heißer als auf der Oberfläche der Sonne, die mit 5500 Grad geradezu kühl ist. Es ist ungefähr so, als hätte man einen Heizkörper, der das Ende eines Raumes besser wärmt als den Bereich direkt vor ihm.

Eine Frage der Temperatur

15 Millionen Grad Celsius beträgt die Temperatur im Kern der Sonne. Die Hälfte ihrer Masse konzentriert sich auf diesen Bereich – der aber nur einen Anteil von 1,5 Prozent des Gesamtvolumens einnimmt. Der Kern hat also eine besonders hohe Dichte: Sie ist mehr als zehnmal so hoch wie die von Blei

5500 Grad Celsius heiß ist die Photosphäre. Das ist die Schicht der Sonne, die wir Menschen sehen können. Dabei handelt es sich aber nicht um die feste Oberfläche des Sterns – es ist nur die 400 Meter dicke Gasschicht, die am meisten Strahlen im sichtbaren Lichtspektrum ausstößt.

1,5 Millionen Grad Celsius kann die Atmosphäre der Sonne, die sogenannte Korona, heiß werden. Sie ist nur während einer totalen Sonnenfinsternis für das menschliche Auge wahrnehmbar. Warum genau die äußere Schicht der Sonne so hohe Temperaturen erreicht, ist bisher ungeklärt.

Woher kommt all die Energie in der Korona? Sicher ist: Es muss etwas mit dem Magnetfeld der Sonne zu tun haben. Das könnte sich zum Beispiel verformen und auf diese Weise mit Energie aufladen. Ähnlich wie ein Gummiband, das lang gezogen und dann losgelassen wird, erklärt Sami Solanki vom Göttinger Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung. Wenn sich das Magnetfeld verdrillt, kann das Schwingungen erzeugen, die sich in Wellen durch das Magnetfeld ausbreiten und dabei Energie transportieren. Doch das ist nur eine von vielen Theorien.

Die Erkenntnisse der Nasa-Sonde könnten auch dem Schutz der Erde dienen. „Die äußere Korona ist nicht stabil”, berichtet Solanki. Ständig würden von dort Teilchen mit Geschwindigkeiten von bis zu 800 Kilometern pro Sekunde ins All schießen.

Der mörderische Wind der Sonne

Dieser Sonnenwind erreicht auch die Erde, in der Regel ist er nicht gefährlich. Die Partikel werden vom Magnetfeld der Erde zu den Polen umgeleitet, wo sie mit Stickstoff- und Sauerstoffatomen reagieren und so die wunderschönen Polarlichter auslösen. Doch immer wieder passiert es, dass die Sonne einen beträchtlichen Teil ihrer Korona ins All schleudert. Bei solchen „koronalen Massenauswürfen” wird auf einen Schlag sehr viel Plasma mit Geschwindigkeiten von bis zu 2000 Kilometer pro Sekunde ins All katapultiert.

Was genau diese Sonneneruptionen auslöst, ist noch unbekannt. Klar ist jedoch: Trifft das Plasma die Erde, kann es zu schweren Schäden kommen. Im schlimmsten Fall können Stromnetze zusammenbrechen, Navigationssysteme ausfallen, die Wirtschaft käme zum Stillstand – Experten rechnen mit Schäden von mehr als 2 Billionen Dollar. Für Astronauten kann die hohe Strahlungsdosis tödlich sein, wenn sie ihr außerhalb von Raumstationen ungeschützt ausgesetzt sind. „Parker Solar Probe“ soll nun herausfinden, was bei solch einer gewaltigen Eruption passiert. Dann wäre es vielleicht auch möglich, Ausbrüche vorherzusagen und Menschen und Infrastruktur vor großen Schäden zu schützen.

Nur wenn man der Sonne wirklich nahe kommt, hat man die Chance, ihre Rätsel zu lösen. „Von der Erde aus kann man die Beschleunigung des Sonnenwindes nicht mehr messen“, sagt Bothmer. „Dann ist schon alles passiert.“ Das ist in etwa so, als ob man einen Berg erforschen wollte, indem man Tausende Kilometer flussabwärts Steinchen untersucht. Schon Ende des Jahres erwarten die Wissenschaftler erste Daten – „und auch eine ganze Reihe unerwarteter Dinge“.

Auch die Sonne muss sterben

Unsere Sonne besser zu verstehen heißt auch, alle Sterne im Universum besser zu verstehen. Die nächsten Sonnen sind Lichtjahre entfernt – und damit praktisch unerreichbar. Sicher ist aber, dass auch die Sonne sterben muss.

Das Finale wird grandios sein. Zunächst wird sich die Sonne zu einem Roten Riesen aufblähen und dabei so groß werden, dass sie in etwa zwei Milliarden Jahren die Ozeane auf der Erde verdampft, womit alles Leben enden wird. Drei bis fünf Milliarden Jahre später wird die Sonne Merkur und Venus verschlucken, die Erde wird endgültig gegrillt. Bald darauf geht ihr der Brennstoff aus, die Kernfusion im Innern kommt zum Stillstand, die Sonne stürzt in sich zusammen. Sie wird zum Weißen Zwerg, bevor sie weitere Milliarden Jahre später erlischt.

Von Anna Schughart und Udo Harms

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