Julius-Bartels-Medaille für Sami K. Solanki

Die European Geoscience Union zeichnet den Geschäftsführenden Direktor des MPS für seine Forschung zum Einfluss der Sonne auf das Erdklima aus.

Die diesjährige Julius-Bartels-Medaille der European Geoscience Union (EGU) geht an Prof. Dr. Sami K. Solanki, Geschäftsführender Direktor des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS). Die EGU würdigt damit seine Beiträge zum Verständnis, welche Rolle Helligkeits- und Magnetfeldschwankungen der Sonne für unser globales Klima spielen. Die Julius-Bartels-Medaille wird jährlich an einen Wissenschaftler für herausragende Forschung auf dem Gebiet der Wechselwirkung von Sonne und Erde verliehen.  

Was genau geschieht auf der Sonne, wenn ihre Helligkeit schwankt? Und wie wirken sich diese Veränderungen auf unser Klima aus? Um diese Fragen zu beantworten, ist ein genauer Blick auf unser Zentralgestirn nötig – und die richtige Interpretation oftmals sehr indirekter Messwerte. Neben der Anzahl der Sonnenflecken, dunklen Bereichen auf der Sonnenoberfläche, ist die Gesamteinstrahlung der Sonne auf die Erdatmosphäre eine entscheidende Größe. Diese lässt sich direkt nur mit Hilfe von Forschungssatelliten im All messen – und somit erst seit knapp 40 Jahren. „Im erdgeschichtlichen Maßstab bieten solche Messdaten kaum mehr als eine Momentaufnahme“, so Solanki. „Um den langfristigen Einfluss der Sonne auf die Erde zu verstehen, reichen sie nicht aus.“

Solanki ist es gelungen, Modelle zu entwickeln, die einen Blick in die Vergangenheit unseres Sterns ermöglichen. Die Strahlungsintensität der Sonne hinterlässt indirekte Spuren auf der Erde, etwa in Eiskernen und Baumringen, die sich auch nach tausenden von Jahren noch deuten lassen. Ausgangspunkt für solche Rechnungen ist die kosmische Strahlung, die aus den Tiefen des Weltalls zur Erde gelangt. In der Erdatmosphäre lösen die energiereichen Teilchen Reaktionen aus, bei denen seltene, radioaktive Isotope von Beryllium und Kohlenstoff entstehen. Diese finden ihren Weg zur Erdoberfläche und lagern sich dort im Eis und in Bäumen ein. „In Zeiten hoher Sonnenaktivität kann weniger kosmische Strahlung ins Sonnensystem und somit in die Atmosphäre der Erde eindringen. Als Folge finden sich geringere Konzentrationen der Radionuklide aus diesen Zeiten“, erklärt Solanki.

Eine Erkenntnis der solaren Geschichtsforschung: Das Weltraumzeitalter ist eine eher  ungewöhnliche Phase, die Aktivität der Sonne höher als in früheren Jahrzehnten. „Der Trend ist jedoch bereits rückläufig und für die auffällige globale Temperaturerhöhung der vergangenen Jahrzehnte ist die Sonne nicht verantwortlich“, so Solanki.

Doch welche Prozesse auf der Sonne bewirken, dass unser Stern in geringem Maße mal mehr, mal weniger hell leuchtet? Solankis Arbeiten haben maßgeblich dazu beigetragen, die Ursache für diese Schwankungen im Magnetfeld an der Sonnenoberfläche zu finden. So konnte Solanki zusammen mit seiner Gruppe etwa aus Messungen dieses Magnetfeldes die Helligkeit der Sonne rekonstruieren. 

Um die magnetischen Eigenschaften unseres Sterns besser zu verstehen, hat der Physiker zudem das Projekt Sunrise ins Leben gerufen. Das etwa sieben Meter hohe Sonnenobservatorium wird von einem riesigen Heliumballon auf eine Höhe von mehr als 35 Kilometern getragen. Von diesem luftigen Standort aus hat Sunrise den Großteil der Erdatmosphäre unter sich gelassen und genießt somit eine einzigartig klare Sicht auf die Sonne. 2009 und 2013 ist Sunrise auf seine ungewöhnliche Reise gestartet; Polarwinde trugen das Observatorium von Nordschweden bis in den Osten Kanadas. Zur Ausbeute des „Höhenflugs“ zählen die bisher am besten aufgelösten Aufnahmen der Sonne im ultravioletten Licht mit einer Wellenlänge von 200 bis 400 Nanometer. In diesen Bildern werden Strukturen von nur etwa 100 Kilometern Größe sichtbar.

Solanki ist zudem an zahlreichen Missionen beteiligt, die die Sonne aus dem Weltall erforschen. Zu ihnen zählen das Solar and Heliospheric Obsevatory (SoHO) der amerikanischen und europäischen Weltraumagenturen NASA und ESA, die STEREO-Mission und die NASA-Mission Solar Dynamics Observatory. Derzeit entwickeln Forscher des MPS unter Solankis Leitung das Instrument SO/PHI, das sich ab 2018 an Bord der ESA-Raumsonde Solar Orbiter näher an die Sonne heranwagen wird als jede vorherige Mission.

Sami K. Solanki hat an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich studiert und promoviert. Nach Forschungsaufenthalten in Schottland, den Niederlanden und Finnland wurde er 1999 Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung. Seit 2003 ist er Honorarprofessor an der Technischen Universität Braunschweig, seit 2003 Gastprofessor an der Kyung Hee Universität in Südkorea.