[/caption]Laut einer neuen Reihe von NASA-Computersimulationen können Sonnenstürme und koronale Massenauswürfe (CMEs) die Mondoberfläche erodieren. Forscher spekulieren, dass diese Phänomene nicht nur die Mondoberfläche erodieren können, sondern auch eine Ursache für atmosphärischen Verlust für Planeten ohne globales Magnetfeld wie den Mars sein könnten.
Ein Team unter der Leitung von Rosemary Killen vom Goddard Space Flight Center der NASA hat Artikel verfasst, die verschiedene Aspekte dieser Phänomene untersuchen, und wird in einer Ausgabe des Journal of Geophysical Research Planets erscheinen. Die Forschungsergebnisse des Teams wurden Anfang dieser Woche während der Herbsttagung der American Geophysical Union vorgestellt.
Was sind CMEs? Korona-Massenauswürfe sind intensive Ausbrüche des normalerweise normalen Sonnenwinds der Sonne, der aus elektrisch geladenen Teilchen (Plasma) besteht. CMEs blasen von der Sonnenoberfläche mit Geschwindigkeiten von mehr als 1,6 Millionen Kilometern pro Stunde in den Weltraum und können über eine Milliarde Tonnen Plasma in einer Wolke enthalten, die größer als die Erde ist.
Unser Mond hat die schwächsten Spuren einer Atmosphäre, die technisch als Exosphäre bezeichnet wird. Das Fehlen einer nennenswerten Atmosphäre in Kombination mit dem Fehlen eines Magnetfelds macht die Mondoberfläche anfällig für die Auswirkungen von CMEs.
William Farrell, Teamleiter DREAM (Dynamic Response of the Environment at the Moon) bei NASA Goddard, bemerkte: „Wir haben festgestellt, dass diese massive Plasmawolke, wenn sie auf den Mond trifft, wie ein Sandstrahler wirkt und leicht flüchtige Materialien von der Oberfläche entfernt. Das Modell sagt voraus, dass 100 bis 200 Tonnen Mondmaterial – das entspricht 10 Muldenkipperladungen – während der typischen 2-tägigen Passage einer CME von der Mondoberfläche abgestreift werden könnten.“
Während CMEs umfassend untersucht wurden, ist Farrells Forschung die erste ihrer Art, die versucht, die Auswirkungen einer CME auf den Mond vorherzusagen. „Die Verbindung verschiedener Modelle miteinander, um die Bedingungen während Sonnenstürmen nachzuahmen, ist ein wichtiges Ziel des DREAM-Projekts“, fügte Farrell hinzu.
Wenn einem Gas intensive Hitze oder Strahlung zugeführt wird, können die Elektronen entfernt werden, wodurch die Atome in Ionen umgewandelt werden. Dieser Vorgang wird als „Ionisation“ bezeichnet und erzeugt die vierte Form der Materie, das sogenannte Plasma. Die intensive Hitze und Strahlung unserer Sonne regt gasförmige Emissionen an und erzeugt so ein Sonnenwindplasma aus geladenen Teilchen. Wenn Plasmaionen Atome von einer Oberfläche ausstoßen, wird der Vorgang als „Sputtern“ bezeichnet.
Die Hauptautorin des Forschungspapiers Rosemary Killen beschrieb dieses Phänomen: „Sputtern gehört zu den fünf wichtigsten Prozessen, die die Exosphäre des Mondes unter normalen Sonnenbedingungen erzeugen, aber unser Modell sagt voraus, dass es während einer CME bei weitem die dominierende Methode wird, mit up bis zum 50-fachen der Ausbeute der anderen Methoden.“
Bilder aus Computersimulationen der Kalziumexosphäre des Mondes während einer CME (links) und des langsamen Sonnenwinds (rechts). Rot und Gelb weisen auf eine relativ hohe Menge an Calciumatomen hin, während Blau, Violett und Schwarz eine geringe Menge anzeigen. Die CME produziert eine viel dichtere Exosphäre als der langsame Sonnenwind. Bildquelle: NASA / Johns Hopkins University
Um die Vorhersagen des Teams besser zu testen, werden Studien mit dem Lunar Atmosphere And Dust Environment Explorer (LADEE) der NASA durchgeführt. Das Team soll 2013 starten und den Mond umkreisen. Das Team ist zuversichtlich, dass der starke Sputtereffekt Atome von der Mondoberfläche auf die Umlaufbahnhöhe von LADEE (20 bis 50 km) schicken wird.
Farrell fügte hinzu: „Dieser enorme CME-Sputtereffekt wird LADEE fast zu einem Erforscher der Oberflächenmineralogie machen, nicht weil LADEE an der Oberfläche ist, sondern weil während Sonnenstürmen Oberflächenatome bis zu LADEE gesprengt werden.“
Sonnenstürme wirken sich nicht nur auf unseren Mond aus, sondern beeinflussen auch das Magnetfeld der Erde und sind die Hauptursache für das Nord- und Südlicht (Auroren). Die Auswirkungen von Sonnenstürmen auf den Mars sind etwas bedeutender, zum Teil aufgrund des Fehlens eines planetenweiten Magnetfelds auf dem Roten Planeten. Es wird allgemein angenommen, dass dieses Fehlen eines Magnetfelds es dem Sonnenwind und den CMEs ermöglicht, die Marsatmosphäre zu erodieren. Ende 2013 startet die NASA die Mission Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN). Das Ziel von MAVEN ist es, den Mars zu umkreisen und Forschern zu helfen, besser zu verstehen, wie sich die Sonnenaktivität, einschließlich CMEs, auf die Atmosphäre des Roten Planeten auswirkt.
Erfahren Sie mehr über das DREAM-Team unter: http://ssed.gsfc.nasa.gov/dream/
Wenn Sie mehr über die Lunar-Bemühungen der NASA erfahren möchten, besuchen Sie: http://lunarscience.nasa.gov/