Nach einer kürzlich anerkannten Studie, die untersuchte, wie energiereiche Partikel aus dem Weltraum die Chemie der oberen Erdatmosphäre veränderten, folgte auf einen schweren geomagnetischen Sturm, der die Erde im Januar 2026 traf, ein Ozonverlust von bis zu 70 % hoch über den Polarregionen.
Forscher der Staatlichen Universität Sankt Petersburg analysierten Satellitenmessungen, die während und nach dem schweren Weltraumwetterereignis vom 19. und 20. Januar durchgeführt wurden. Ihre Ergebnisse zeigen einen deutlichen Rückgang des Ozons in hohen nördlichen und südlichen Breiten, wobei die stärksten Auswirkungen auf der Nordhalbkugel beobachtet wurden. In Teilen des betroffenen Höhenbereichs hatte sich das Ozon vor Ende Januar nicht wieder auf den vorherigen Wert erholt.
Das Ereignis begann am 18. Januar mit einem Sonnensturm der Klasse X1.9. Ein damit verbundener schneller koronaler Massenauswurf bewegte sich auf die Erde zu und erreichte den Planeten am 19. Januar. Die geomagnetischen Bedingungen verstärkten sich rapide auf die Stufe G4 (stark), während der planetare Kp-Index 8 erreichte. Forscher berichten, dass der Dst-Index des Sturms am 20. Januar eine Stärke von 236 Nanotesla erreichte und ihn damit zu einem der stärksten geomagnetischen Ereignisse zählte.
Die unmittelbare Aufmerksamkeit im Zusammenhang mit starken Sonnenstürmen konzentriert sich größtenteils auf Polarlichter, Satelliten, Funkkommunikation, Navigationssysteme und Stromnetze. Diese Forschung untersucht jedoch einen viel tiefer liegenden Prozess im atmosphärischen System der Erde: chemische Veränderungen, die entstehen, wenn energiereiche Teilchen in die polare Atmosphäre eindringen.
Dieser Prozess, bekannt als energiereicher Teilchenniederschlag, tritt auf, wenn hochenergetische geladene Teilchen entlang der Magnetfeldlinien, insbesondere in hohen Breiten, in die Erdatmosphäre eindringen. Diese Teilchen kollidieren mit atmosphärischen Molekülen und lösen Kettenreaktionen von Ionisation und chemischen Reaktionen aus. Einige der entstehenden Verbindungen können das Ozongleichgewicht in der Mesosphäre und der oberen Stratosphäre rasch verändern.
Irina Mironova, Grigoriy Doronin und Andrey Mironov untersuchten Messungen, die vom Mikrowellen-Limb-Sounder (MLS) an Bord des NASA-Satelliten Aura gesammelt wurden. Aura umkreist die Erde seit 2004, während MLS den Rand der Atmosphäre, den sogenannten Limb Sounder, erfasst und vertikale Profile zahlreicher chemischer Substanzen über einen weiten Höhenbereich misst.
Für das Ereignis im Januar untersuchten die Forscher Ozon zusammen mit Hydroperoxyl (HO₂) und Salpetersäure (HNO₃). Die Messungen wurden in den hohen Breitengraden zwischen 60 und 80 Grad auf beiden Hemisphären durchgeführt, wodurch die Wissenschaftler nachvollziehen konnten, wie sich die atmosphärische Chemie während des Zeitraums um den geomagnetischen Sturm veränderte.
Deutliche Auswirkungen des Niederschlags energiereicher Teilchen wurden in beiden Hemisphären festgestellt, wobei die Reaktion in der Nordhemisphäre wesentlich stärker ausfiel. Am auffälligsten war die Ozonreduktion in den Atmosphärendruckbereichen von etwa 0,1 bis 0,01 hPa, was in etwa der Mesosphäre in mehreren zehn Kilometern Höhe über der Hauptkonzentration des stratosphärischen Ozons entspricht.
Innerhalb dieser Region berichten die Forscher von einem plötzlichen Ozonabbau von bis zu 70 %.
Diese Zahl erfordert eine wichtige Unterscheidung. Sie bedeutet nicht, dass die Erde plötzlich 70 % ihrer gesamten Ozonschicht verloren hat. Der größte Teil des atmosphärischen Ozons konzentriert sich deutlich tiefer in der Stratosphäre, wobei sich die bekannte Ozonschicht hauptsächlich in etwa 15 bis 35 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche befindet. Die Verluste im Januar traten in viel höheren Atmosphärenschichten auf und konzentrierten sich auf hohe Breitengrade.
Dennoch zeigen Reduktionen in diesem Ausmaß, wie dramatisch große Weltraumwetterereignisse die atmosphärische Chemie vorübergehend verändern können.
Energiereiche Partikel erzeugen bei der Wechselwirkung mit atmosphärischen Gasen reaktive Wasserstoff- und Stickstoffverbindungen. Dazu gehören die Verbindungen HOx und NOx. Beide können an katalytischen Reaktionszyklen teilnehmen, die Ozon abbauen, wobei die reaktiven Verbindungen für weitere Reaktionen mit zusätzlichen Ozonmolekülen zur Verfügung stehen.
Die HOx-Chemie spielt insbesondere in der Mesosphäre eine wichtige Rolle. Der Niederschlag energiereicher Teilchen kann die Konzentration von Verbindungen wie Wasserstoff, Hydroxyl und Hydroperoxyl erhöhen und so in diesen Höhenlagen einen raschen Ozonabbau verursachen. Frühere Beobachtungen und Modellierungen haben gezeigt, dass der mesosphärische Ozonverlust während einiger starker solarer Teilchenereignisse 70 % übersteigen kann. Das im Januar 2026 gemeldete Ausmaß ist daher nicht neu, auch wenn Ereignisse dieser Größenordnung weit von alltäglichen atmosphärischen Bedingungen entfernt sind.
NOx kann eine andere und potenziell länger anhaltende Wirkung haben. Während des Polarwinters können einige Stickstoffverbindungen, die in höheren Atmosphärenschichten entstehen, über längere Zeiträume bestehen bleiben und in tiefere Atmosphärenschichten absinken. Dort können sie noch lange nach dem Ende des sie erzeugenden energiereichen Teilchenereignisses an ozonzerstörenden Reaktionen teilnehmen.
Die Aura-Mission der NASA ist besonders nützlich zur Beobachtung dieser Prozesse, da das MLS mehrere beteiligte Chemikalien gleichzeitig misst. Anstatt lediglich einen Ozonabbau festzustellen, können Wissenschaftler den Ozongehalt mit Veränderungen von Verbindungen vergleichen, die direkt mit den chemischen Abbauprozessen in Zusammenhang stehen.
Die Messungen im Januar deuten darauf hin, dass die atmosphärische Reaktion nicht auf die Stunden unmittelbar um die intensivste geomagnetische Aktivität beschränkt war. Laut den Forschern hatte sich das durch den Niederschlag energiereicher Teilchen beeinträchtigte Ozon bis Ende des Monats noch nicht erholt.
Diese Persistenz könnte sich als einer der wichtigsten Aspekte der Studie erweisen. Ein geomagnetischer Sturm kann innerhalb relativ kurzer Zeit entstehen und wieder abklingen, doch die von ihm verursachte chemische Störung in der Atmosphäre kann auch dann noch anhalten, wenn sich die Bedingungen im erdnahen Weltraum bereits beruhigt haben.
Auch die Unterschiede zwischen Nord- und Südhalbkugel spielen eine Rolle. Atmosphärische Zirkulation, Sonneneinstrahlung, Jahreszeiten und das Verhalten der Polaratmosphäre beeinflussen die Entstehung und Ausbreitung von Partikelverbindungen. Da der Januar auf der Nordhalbkugel in den Winter und auf der Südhalbkugel in den Sommer fällt, entstehen über den beiden Polarregionen deutlich unterschiedliche atmosphärische Bedingungen.
Wissenschaftler untersuchen seit Jahrzehnten die Zusammenhänge zwischen energiereichen Teilchen und Ozon, darunter große solare Protonenereignisse und Perioden erhöhter geomagnetischer Aktivität. Die durch einfallende Teilchen verursachte Ionisation kann die Zusammensetzung der Atmosphäre von der oberen Stratosphäre über die Mesosphäre bis in die untere Thermosphäre beeinflussen. Moderne Satellitenbeobachtungen ermöglichen es nun, diese Veränderungen global und in den einzelnen Atmosphärenschichten wesentlich detaillierter zu verfolgen.
Das Interesse an diesem Thema nimmt zu, da Forscher untersuchen, wie Aktivitäten, die von der Sonne und aus der Magnetosphäre der Erde ausgehen, atmosphärische Prozesse weit unterhalb der Regionen beeinflussen können, die normalerweise mit Weltraumwetter in Verbindung gebracht werden.
Der Januar 2026 liefert ein besonders klares Beispiel. Eine Sonneneruption der Klasse X löste einen schnellen koronalen Massenauswurf in Richtung Erde aus, ein geomagnetischer Sturm der Stärke G4 folgte, energiereiche Partikel drangen in die Atmosphäre hoher Breiten ein und in Satellitenbeobachtungen traten messbare chemische Veränderungen auf.
Ozonreduktionen von bis zu 70 % in Teilen der oberen Atmosphäre zeigen, dass die Auswirkungen eines starken Sonnensturms nicht bei Polarlichtern oder technischen Störungen enden. Weit über der Erdoberfläche kann sich die Zusammensetzung der Atmosphäre selbst verändern, und in diesem Fall blieben einige dieser Veränderungen den ganzen Monat über nachweisbar.
Die Forschungsergebnisse wurden von Frontiers in Astronomy and Space Sciences in der Rubrik Weltraumphysik angenommen. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Artikels hatte Frontiers bereits die akzeptierte Zusammenfassung und den Artikel veröffentlicht, die endgültige formatierte Version des Forschungsberichts steht jedoch noch aus.
Quelle:
Die neue Studie trägt den Titel Mironova, Doronin & Mironov, „Ozone depletion in January 2026: Impact of Energetic Particle Precipitation“, Frontiers in Astronomy and Space Sciences, DOI 10.3389/fspas.2026.1924724.