Solvindens sande kraft

Planeter og måner i vores solsystem bliver kontinuerligt bombarderet af partikler, der slynges væk fra solen. På Jorden har dette næppe nogen effekt, bortset fra det fascinerende nordlys, fordi den tætte atmosfære og jordens magnetfelt beskytter os mod disse solvindpartikler. Men på Månen eller på Merkur er tingene anderledes:Der, det øverste lag af sten er gradvist eroderet af påvirkningen af ​​solpartikler.

Nye resultater fra TU Wien viser nu, at tidligere modeller af denne proces er ufuldstændige. Effekterne af solvindbombardement er i nogle tilfælde meget mere drastiske end hidtil antaget. Disse resultater er vigtige for ESA-missionen BepiColombo, Europas første Mercury -mission. Resultaterne er nu blevet offentliggjort i planetology journal Icarus .

En eksosfære af knust sten

"Solvinden består af ladede partikler - hovedsageligt brint- og heliumioner, men tungere atomer op til jern spiller også en rolle, "forklarer professor Friedrich Aumayr fra Institute of Applied Physics ved TU Wien. Disse partikler rammer overfladestenene med en hastighed på 400 til 800 km i sekundet, og virkningen kan skubbe adskillige andre atomer ud. Disse partikler kan stige højt, før de falder tilbage til overfladen, skabe en "eksosfære" omkring Månen eller Merkur - en ekstremt tynd atmosfære af atomer sputteret fra overfladeklipperne af solvindbombardement.

Denne exosfære er af stor interesse for rumforskning, fordi dens sammensætning gør det muligt for forskere at udlede den kemiske sammensætning af klippeoverfladen - og det er meget lettere at analysere exosfæren end at lande et rumfartøj på overfladen. I oktober 2018, ESA vil sende BepiColombo-sonden til Mercury, som skal skaffe oplysninger om kviksølvs geologiske og kemiske egenskaber fra eksosfærens sammensætning.

Charge betyder noget

Imidlertid, dette kræver en præcis forståelse af solvindens virkninger på stenoverfladerne, og det er netop her, der stadig er afgørende huller i viden. Derfor, TU Wien undersøgte effekten af ​​ionbombardement på wollastonit, en typisk månesten. "Hidtil har det været antaget, at den kinetiske energi af de hurtige partikler primært er ansvarlig for forstøvning af klippeoverfladen, "siger Paul Szabo, Ph.D. elev i Friedrich Aumayrs team og første forfatter til den aktuelle publikation. "Men det er kun den halve sandhed:Vi var i stand til at vise, at partiklernes høje elektriske ladning spiller en afgørende rolle. Det er grunden til, at partiklerne på overfladen kan gøre meget mere skade end tidligere antaget."

Når partiklerne i solvinden multipliceres, når de mangler flere elektroner, de bærer en stor mængde energi, som frigives lynhurtigt ved stød. "Hvis dette ikke tages i betragtning, virkningerne af solvinden på forskellige sten er fejlbedømt, " siger Paul Szabo. Derfor, det er ikke muligt at drage nøjagtige konklusioner om overfladestene med en forkert model ud fra eksosfærens sammensætning.

Protoner udgør langt den største del af solvinden, og derfor troede man tidligere, at de havde den stærkeste indflydelse på klippen. Men som det viser sig, helium spiller faktisk hovedrollen, fordi, i modsætning til protoner, den kan oplades dobbelt så positivt. Og bidraget fra tungere ioner med en endnu større elektrisk ladning må heller ikke negligeres.

Et samarbejde mellem forskellige forskergrupper var nødvendigt for disse fund:Højpræcisionsmålinger blev udført med en specielt udviklet mikrobalance ved Institute of Applied Physics. Ved Wien Scientific Cluster VSC-3 blev der udført komplekse computersimuleringer med koder udviklet til atomfusionsforskning for at kunne tolke resultaterne korrekt. Det analytiske instrumenteringscenter og Institut for kemiske teknologier og analyser ved TU Wien har også ydet vigtige bidrag.