In 2016 begonnen hemelfotografen in heel Canada foto's te delen van een dun lint van paars en wit licht, in de veronderstelling dat ze een zeldzaam type poollicht hadden vastgelegd. Wetenschappers die de beelden bestudeerden, waren het daar aanvankelijk mee eens, en het lichtspektakel kreeg een nieuwe naam: STEVE. Enkele jaren onderzoek later moesten ze dat terugdraaien: het paarse lint bleek helemaal geen poollicht te zijn, maar een apart hemelverschijnsel dat toevallig naast echt poollicht aan de hemel voorkomt.
Die vergissing is een goede ingang om te begrijpen wat poollicht eigenlijk is. De glinsterende gordijnen die de meeste mensen het noorderlicht of zuiderlicht noemen, ontstaan door een voortdurende uitwisseling tussen de zon en de atmosfeer van de aarde, en ze blijken ouder, vreemder en gevarieerder te zijn dan ansichtkaartfoto's doen vermoeden, met neefjes op Jupiter en zelfs, zo blijkt, op sterren ver buiten het zonnestelsel.
Waardoor de hemel rood, groen en paars gloeit
Op aarde beginnen de intensiefste vertoningen met zonnestormen: geladen deeltjes vallen in de bovenste atmosfeer, brengen de gassen daar in een aangeslagen toestand en veroorzaken een gloed in rood, groen en paars. Welke kleur overheerst, hangt af van de hoogte. Rood verschijnt het hoogst, waar zuurstofatomen schaars zijn en het menselijk oog minder gevoelig is voor die golflengte, zodat een rood poollicht pas zichtbaar wordt wanneer de zonneactiviteit sterk genoeg is om beide problemen tegelijk te compenseren.
Die afhankelijkheid van de hoogte verklaart waarom dezelfde storm er de ene nacht heel anders uit kan zien dan de andere. Het verklaart ook waarom de roodste vertoningen het nieuws halen: een vaag gordijn valt nauwelijks op, maar een lucht die zichtbaar rood kleurt, is een teken dat er iets ongewoons aan de hand is.
De poollichtzone ligt niet waar je zou verwachten
Poollicht is het meest betrouwbaar te zien niet bij de polen zelf, maar in een ring eromheen: een band van ruwweg 6 breedtegraden breed, ongeveer 660 km, gecentreerd rond 67 graden noorder- en zuiderbreedte. Die band ligt ver van de geografische pool vandaan, wat verklaart waarom de beste plekken om het licht te zien Arctische steden ten zuiden van de pool zijn, en niet de pool zelf.
Onder normale omstandigheden blijft het poollicht binnen die band. Tijdens de Carrington-gebeurtenis, herinnerd als de grootste geomagnetische storm ooit waargenomen, gingen de regels volledig overboord: poollicht werd zelfs in de tropen gezien, ver van waar het normaal te zien is.
Een bedrieger genaamd Steve
Het verhaal van STEVE is een herinnering dat zelfs goed bestudeerde luchten professionele astronomen nog kunnen verrassen. Toen het paars-witte lint in 2016 voor het eerst onder de aandacht van wetenschappers werd gebracht, werd het afgedaan als een nieuw ontdekt type poollicht, een begrijpelijke vergissing, aangezien het opdook aan dezelfde hemel als echt poollicht. Vervolgonderzoek veranderde de diagnose: de lichtstromen die STEVE vormen, komen van een volledig ander mechanisme en horen uiteindelijk niet bij de poollichtfamilie.
Het ontrafelen daarvan vergde verder onderzoek waarbij het gedrag van STEVE werd vergeleken met dat van echt poollicht, en de twee kwamen simpelweg niet overeen. Wat op nog een poollichtvariant leek, bleek een eigen, ongerelateerd verschijnsel te zijn dat gewoon onopgemerkt was gebleven totdat amateurfotografen er foto's van begonnen te delen.
Het achtervoegsel-acroniem geboren uit een tekenfilmstruik
De bijnaam heeft een ongewoon flauwe oorsprong. De burgerwetenschappers die het vreemde lichtspektakel boven Canada als eerste opmerkten, noemden het naar een wegwerpgrapje: in de animatiefilm Over the Hedge uit 2006 ontmoet een groep bosdieren een onbekende heg en, niet wetend hoe ze hem anders moeten noemen, besluiten ze hem Steve te noemen. Poollichtonderzoekers namen de grap kritiekloos over.
Ruimtefysicus Elizabeth MacDonald, die werkt bij het Goddard-onderzoekscentrum van NASA en het eerste burgerwetenschapsnetwerk voor poollicht oprichtte, vond de naam STEVE leuk en liet haar team er achteraf een wetenschappelijk klinkend label omheen bouwen: STEVE, voor Strong Thermal Emission Velocity Enhancement. Het acroniem werd gebouwd om te passen bij een naam die burgerwetenschappers al hadden gekozen, waarbij het papierwerk de grap inhaalde in plaats van andersom.
Verwarrend genoeg reist STEVE soms samen met een metgezel die wel degelijk poollicht is. Een groene verschijningsvorm die af en toe naast STEVE's paarse streep opduikt, gedraagt zich als gewoon poollicht, ook al is het paarse lint er vlak naast dat niet, wat betekent dat één waarneming zowel een echt poollicht als een bedrieger naast elkaar kan bevatten.
Burgerwetenschappers blijven nieuwe vormen ontdekken
STEVE is niet de enige poollichtverrassing die van amateurwaarnemers kwam in plaats van een professionele onderzoeksmissie. In samenwerking met universitaire ruimteonderzoekers ontdekte een groep Finse amateurfotografen een geheel nieuwe poollichtvorm, die nog niet eerder was gecatalogiseerd.
Onderzoekers beschrijven elke aparte poollichtvorm als een eigen vingerafdruk, kenmerkend voor één bepaald verschijnsel in de poollichtzone. Die kijk op de zaak helpt verklaren waarom een amateurfoto toch een ontdekking kan zijn: wat voor een toevallige kijker een kleine variatie lijkt, kan de handtekening blijken te zijn van een mechanisme dat nog nooit was gedocumenteerd.
Een lichtspektakel op Jupiter dat nooit slaapt
Het poollicht op aarde is indrukwekkend, maar dat van Jupiter zet het in perspectief. Ze zijn enorm, en bovendien bevatten Jupiters lichtshows honderden keren meer energie dan alles wat de aarde ooit produceert, en in tegenstelling tot die van de aarde houden ze nooit op.
Een deel van de reden is dat Jupiter een tweede brandstofbron heeft die de aarde niet heeft. Naast de geladen deeltjes die met de zonnewind aankomen, wordt het poollicht van Jupiter aangevuld door deeltjes die de ruimte in worden geslingerd door zijn maan Io, waarvan de vulkanen groot en talrijk genoeg zijn om de magnetische omgeving van de planeet voortdurend van vers materiaal te voorzien. De aarde heeft geen maan zoals Io in de buurt, wat mede verklaart waarom haar poollicht niet ononderbroken werkt zoals dat van Jupiter.
Poollicht ver voorbij de aarde
Het concept poollicht houdt ook niet op bij de rand van het zonnestelsel. In juli 2015 meldden astronomen de allereerste waarneming van poollicht buiten het zonnestelsel, gesignaleerd rond de bruine dwergster LSR J1835+3259. Het vinden van poollicht daar suggereert dat het basisrecept achter het aardse noorderlicht, een magnetisch veld dat een stroom geladen deeltjes onderschept, zich ook afspeelt op objecten die ver verwijderd zijn van elke vertrouwde planeet.
Vastgelegd aan oeroude hemels
Poollicht is een van de oudst geregistreerde natuurverschijnselen die er zijn. Het vroegst dateerbare geschreven verslag ervan komt voor in de Bamboe-annalen, een kroniek van het oude China, gedateerd op 977 of 957 v.Chr., eeuwen voordat de meeste gebeurtenissen die mensen als "oude geschiedenis" beschouwen ooit werden opgeschreven. Een mogelijk nog oudere afbeelding is misschien bewaard gebleven in Cro-Magnon-grotschilderingen in Noord-Spanje, gedateerd op ongeveer 30.000 v.Chr., al is het toeschrijven van prehistorische kunst aan één specifieke gebeurtenis onvermijdelijk minder zeker dan het lezen van een gedateerde kroniek.
Oude bronnen herschrijven soms nog steeds het moderne beeld. Een Japans dagboek uit 1770 dat poollicht boven Kyoto beschrijft, herontdekt in 2017, suggereerde dat de storm erachter mogelijk ongeveer 7% sterker was dan de Carrington-gebeurtenis, dezelfde storm wiens telegraafverstorende reikwijdte gewoonlijk wordt gezien als het plafond voor hoe extreem een geomagnetische storm kan worden. Als die vergelijking klopt, behoort het record voor de heftigste storm in de geschreven geschiedenis misschien niet toe aan de storm die de meeste mensen ervoor eren.