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Pressenotiz 9/2004 vom 23. September 2004
Der Sonnenwind sorgte für den Verlust der Mars-Atmosphäre
Messungen von "Mars Express" belegen, dass der Sonnenwind tief in
Ionosphäre von Mars eindringt und wesentlich für den Verlust seiner
Atmosphäre verantwortlich ist.
Eine Hauptfrage der Marsforschung ist, wie der Planet seine dichte
Atmosphäre verloren hat, die vermutlich noch in den ersten 500
Millionen Jahre nach Entstehung des Planeten existiert hat. Ein
Mechanismus, der hierbei eine große Rolle spielen könnte, ist die
Erosion durch Ladungs- und Energieaustausch mit Ionen des
Sonnenwindes. Messungen des ASPERA 3-Instruments an Bord der
europäischen Raumsonde "Mars Express", an dem auch Wissenschaftler des
Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau
beteiligt sind, zeigen, dass Sonnenwind-Ionen tief in die Ionosphäre
von Mars vordringen und dort zum Verlust planetarer Sauerstoff-Ionen
ins Weltall führen. Aus der Auswertung der Daten erhofft man sich
genauere Informationen darüber, auf welche Weise der Planet in den
vergangenen Jahrmilliarden seine Atmosphäre sowie seine vermuteten
Urozeane verloren hat (Science, 24. September 2004).
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Abbildung 1: Mechanismus der Erosion planetarer Ionen an der tagseitigen Ionosphäre von Mars: Planetare Ionen werden in der Region zwischen der Photo-Elektronen Grenze (PEB) und der Grenze der induzierten Magnetosphäre (IMB) beschleunigt und strom-abwärts transportiert.
(Bild: ASPERA-Kooperation)
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Vor vier Milliarden Jahren besaß der Mars wie die Erde eine dichte
Atmosphäre. Inzwischen hat unser Nachbarplanet seine Gashülle fast
komplett verloren. Er besitzt kein Magnetfeld, so dass der
energiereiche Sonnenwind ungehindert auf seine Atmosphäre einwirken
kann und auf diese Weise möglicherweise für den Verlust der Atmosphäre
gesorgt hat. Hingegen schützt das irdische Magnetfeld die
Erdatmosphäre, indem elektrisch geladene Teilchen des Sonnenwindes
gefangen und um die Erde herum geleitet werden.
Ziel von ASPERA, dem "Analyzer of Space Plasma and Energetic Atoms",
an Bord von "Mars Express", ist es, die Wechselwirklungen zwischen dem
Sonnenwind und der tagseitigen Ionosphäre des Mars zu untersuchen und
speziell die Menge und Masse der Ionen sowie die Energie von
Elektronen und Ionen in jener marsnahen Region zu messen, in der die
Interaktion des Sonnenwindes mit der Atmosphäre stattfindet. Eine
erste Auswertung hat nun ergeben, dass unterhalb einer gewissen
Grenzhöhe, der so genannten induzierten Magnetosphärengrenze (IMB),
planetare Ionen das Plasma dominieren, während man unterhalb der so
genannten Photoelektronen-Grenze (PEB) ionosphärische Elektronen
beobachtet.
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Abbildung 2: Drei Beispiele von Spektren energetischer Ionen. Gezeigt wird die Ionenzählrate im Aspera-IMA-Sensor als Funktion der Ionenmasse und Energie. Die Linien verdeutlichen die Bereiche der Matrix, an denen man Ionen mit einer Masse pro Ladung (m/q) von 1, 2, 4 und 16 erwartet: 27. Februar 2004, 2-7 keV H+ und 700 eV O+ gemessen bei einer Höhe von 290 km; 25. Januar 2004, 500 eV O+ und keV m/q=2 Ionen (He++, H2+, D+ ?) bei 900 km Höhe; 22. März 2004, beschleunigte O+-Ionen bei 330 km Höhe.
(Bild: ASPERA-Kooperation)
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Diese Messungen zeigen, dass die induzierte Magnetosphärengrenze für
einen Teil der Sonnenwind-Ionen durchlässig ist. Damit ist die Region
zwischen beiden Grenzen von besonderer Wichtigkeit, um die
Wechselwirkung zwischen Sonnenwind und planetarem Plasma besser
verstehen zu können. Neu ist nun, dass Sonnenwind-Ionen (H+
und He++) bis zu einer Höhe von 270 km in die Ionosphäre
vordringen und dort einen Abfluss beschleunigter planetarer
Sauerstoff-Ionen (O+) verursachen. Dies geschieht schon bei
geringeren Höhen und damit effektiver als bisher vermutet.
Weitere Informationen zu "Mars Express"
Ansprechpartner
Dr. Joachim Woch
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung
Tel.: 447
woch@linmpi.mpg.de
Dr. Markus Fränz
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung
Tel.: 441
fraenz@linmpi.mpg.de
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