Könnten Sonnenstürme den Mond "sandstrahlen"?

Laut einer neuen Reihe von NASA-Computersimulationen können Sonnenstürme und Coronal Mass Ejections (CMEs) die Mondoberfläche erodieren. Forscher spekulieren, dass diese Phänomene nicht nur die Mondoberfläche erodieren können, sondern auch eine Ursache für atmosphärische Verluste bei Planeten ohne globales Magnetfeld wie dem Mars sein könnten.

Ein Team unter der Leitung von Rosemary Killen vom Goddard Space Flight Center der NASA hat Artikel verfasst, in denen verschiedene Aspekte dieser Phänomene untersucht werden, und wird in einer Ausgabe des Journal of Geophysical Research Planets erscheinen. Die Forschungsergebnisse des Teams wurden Anfang dieser Woche auch auf dem Herbsttreffen der American Geophysical Union vorgestellt.

Was sind CMEs? Corona-Massenauswürfe sind intensive Ausbrüche des normalerweise normalen Sonnenwinds der Sonne, der aus elektrisch geladenen Teilchen (Plasma) besteht. CMEs blasen mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1,6 Millionen Stundenkilometern von der Sonnenoberfläche nach außen in den Weltraum und können in einer Wolke, die größer als die Erde ist, über eine Milliarde Tonnen Plasma enthalten.

Unser Mond hat die geringsten Spuren einer Atmosphäre, die technisch als Exosphäre bezeichnet wird. Das Fehlen einer signifikanten Atmosphäre in Verbindung mit dem Fehlen eines Magnetfelds macht die Mondoberfläche anfällig für die Auswirkungen von CMEs.

William Farrell, Teamleiter von DREAM (Dynamische Reaktion der Umwelt auf dem Mond) bei der NASA Goddard, bemerkte: „Wir haben festgestellt, dass diese massive Plasmawolke, wenn sie auf den Mond trifft, wie ein Sandstrahler wirkt und leicht flüchtiges Material von der Oberfläche entfernt. Das Modell sagt voraus, dass 100 bis 200 Tonnen Mondmaterial – das entspricht 10 Muldenkipperladungen – während der typischen 2-tägigen Passage eines CME von der Mondoberfläche entfernt werden könnten. “

Während CMEs ausgiebig untersucht wurden, ist Farrells Forschung die erste ihrer Art, die versucht, die Auswirkungen eines CME auf den Mond vorherzusagen. „Das Verbinden verschiedener Modelle, um die Bedingungen während Sonnenstürmen nachzuahmen, ist ein Hauptziel des DREAM-Projekts“, fügte Farrell hinzu.

Wenn einem Gas intensive Wärme oder Strahlung ausgesetzt wird, können die Elektronen entfernt werden, wodurch die Atome in Ionen umgewandelt werden. Dieser Prozess wird als "Ionisation" bezeichnet und erzeugt die vierte Form von Materie, die als Plasma bekannt ist. Die intensive Wärme und Strahlung unserer Sonne regt gasförmige Emissionen an und erzeugt so ein Sonnenwindplasma aus geladenen Teilchen. Wenn Plasmaionen Atome von einer Oberfläche ausstoßen, spricht man von „Sputtern“.

Die Hauptautorin des Forschungspapiers Rosemary Killen beschrieb dieses Phänomen wie folgt: „Sputtern gehört zu den fünf wichtigsten Prozessen, die die Exosphäre des Mondes unter normalen Sonnenbedingungen erzeugen. Unser Modell sagt jedoch voraus, dass es während eines CME mit Abstand die dominierende Methode wird auf das 50-fache der Ausbeute der anderen Methoden. “

Um die Vorhersagen des Teams besser testen zu können, werden Studien mit dem LADEE (Lunar Atmosphere And Dust Environment Explorer) der NASA durchgeführt. Das Team soll 2013 starten und den Mond umkreisen. Es ist zuversichtlich, dass der starke Sputtereffekt Atome von der Mondoberfläche in die Umlaufbahnhöhe von LADEE (20 bis 50 km) befördern wird.

Farrell fügte hinzu: "Dieser enorme CME-Sputtereffekt macht LADEE fast wie einen Oberflächenmineralogie-Entdecker, nicht weil sich LADEE an der Oberfläche befindet, sondern weil bei Sonnenstürmen Oberflächenatome zu LADEE gesprengt werden."

Sonnenstürme betreffen nicht nur unseren Mond, sondern auch das Erdmagnetfeld und sind die Hauptursache für das Nord- und Südlicht (Aurorae). Die Auswirkungen von Sonnenstürmen auf den Mars sind etwas bedeutender, was zum Teil auf das Fehlen eines planetweiten Magnetfelds auf dem Roten Planeten zurückzuführen ist. Es wird allgemein angenommen, dass dieses Fehlen eines Magnetfelds es dem Sonnenwind und den CMEs ermöglicht, die Marsatmosphäre zu erodieren. Ende 2013 wird die NASA die Mission Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) starten. Das Ziel von MAVEN ist es, den Mars zu umkreisen und den Forschern zu helfen, besser zu verstehen, wie sich Sonnenaktivität, einschließlich CMEs, auf die Atmosphäre des roten Planeten auswirkt.

Weitere Informationen zum DREAM-Team finden Sie unter: http://ssed.gsfc.nasa.gov/dream/
Wenn Sie mehr über die Lunar-Bemühungen der NASA erfahren möchten, besuchen Sie: http://lunarscience.nasa.gov/

Quelle: NASA Solar System News

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