Die NASA-Raumsonde Interstellar Boundary Explorer (IBEX) hat nach jahrzehntelangen Spekulationen und der Suche nach ihrer Existenz die ersten Beobachtungen von schnellen Wasserstoffatomen gemacht, die vom Mond kommen. Das im vergangenen Oktober gestartete IBEX hat die Mission, die dynamischen Wechselwirkungen abzubilden und zu kartieren, die durch den heißen Sonnenwind verursacht werden, der in die kalte Weite des Weltraums schlägt. Aber als das IBEX-Team die Raumsonde in Betrieb nahm, entdeckten sie den Strom neutraler Wasserstoffatome, der durch den Sonnenwind verursacht wird, der an der Mondoberfläche streut.
Der Detektor, der die Entdeckung gemacht hat, genannt IBEX-Hi, wurde vom Southwest Research Institute und den Los Alamos National Labs entwickelt und gebaut, um Partikel zu messen, die sich mit Geschwindigkeiten von 0,5 Millionen bis 2,5 Millionen Meilen pro Stunde bewegen.
„Kurz nachdem wir IBEX-Hi eingeschaltet hatten, passierte der Mond zufällig sein Sichtfeld und da waren sie“, sagt Dr. David J. McComas, IBEX-Forschungsleiter und stellvertretender Vizepräsident des SwRI Space Science und Engineering Division, wo hauptsächlich der Teilchendetektor IBEX-Hi gebaut wurde. „Das Instrument leuchtete mit einem klaren Signal auf, dass die neutralen Atome entdeckt wurden, als sie vom Mond zurückgestreut wurden.“
Der Sonnenwind, der Überschallstrom geladener Teilchen, der von der Sonne ausströmt, bewegt sich mit Geschwindigkeiten von etwa einer Million Meilen pro Stunde in alle Richtungen in den Weltraum. Das starke Magnetfeld der Erde schützt unseren Planeten vor dem Sonnenwind. Der Mond mit seinem relativ schwachen Magnetfeld hat keinen solchen Schutz, wodurch der Sonnenwind auf die Sonnenseite des Mondes schlägt.
Von seinem Aussichtspunkt in der hohen Erdumlaufbahn sieht IBEX etwa die Hälfte des Mondes – ein Viertel davon ist dunkel und zeigt zur Nachtseite (von der Sonne weg), während das andere Viertel zur Tagseite (zur Sonne) zeigt. Sonnenwindpartikel treffen nur auf die Tagseite auf, wo die meisten von ihnen in die Mondoberfläche eingebettet sind, während einige in verschiedene Richtungen zerstreuen. Die gestreuten werden bei diesem Reflexionsprozess meist zu neutralen Atomen, indem sie Elektronen von der Mondoberfläche aufnehmen.
Das IBEX-Team schätzt, dass nur etwa 10 Prozent der Sonnenwindionen als neutrale Atome von der Sonnenseite des Mondes reflektiert werden, während die restlichen 90 Prozent in die Mondoberfläche eingebettet sind. Eigenschaften der Mondoberfläche, wie Staub, Krater und Gesteine, spielen eine Rolle bei der Bestimmung des Prozentsatzes der eingelagerten Partikel und des Prozentsatzes der neutralen Partikel, die sowie deren Ausbreitungsrichtung gestreut werden.
McComas sagt, dass die Ergebnisse auch Licht auf den „Recycling“-Prozess werfen, der von Partikeln im gesamten Sonnensystem und darüber hinaus durchgeführt wird. Der Sonnenwind und andere geladene Teilchen treffen auf ihrer Reise durch den Weltraum auf Staub und größere Objekte, wo sie zurückstreuen und als neutrale Atome wiederverarbeitet werden. Diese Atome können weite Strecken zurücklegen, bevor ihnen ihre Elektronen entzogen werden und sie zu Ionen werden und der komplizierte Prozess von vorne beginnt.
Die jetzt auf dem Mond beobachteten kombinierten Streu- und Neutralisationsprozesse haben Auswirkungen auf die Wechselwirkungen mit Objekten im gesamten Sonnensystem, wie Asteroiden, Kuipergürtel-Objekten und anderen Monden. Die Wechselwirkungen zwischen Plasma und Oberfläche, die innerhalb des protostellaren Nebels auftreten, der Region des Weltraums, die sich um Planeten und Sterne bildet – sowie Exoplaneten, Planeten um andere Sterne – können ebenfalls abgeleitet werden.
Die Hauptaufgabe von IBEX besteht darin, die komplexen Wechselwirkungen zu beobachten und zu kartieren, die am Rand des Sonnensystems auftreten, wo der Sonnenwind mit einer Million Meilen pro Stunde in das interstellare Material des Rests der Galaxie fließt. Die Raumsonde trägt die empfindlichsten Detektoren für neutrale Atome, die jemals im Weltraum geflogen sind, und ermöglicht es den Forschern, nicht nur die Teilchenenergie zu messen, sondern auch präzise Bilder von ihrer Herkunft zu machen.
Und das Raumschiff fängt gerade erst an. Gegen Ende des Sommers wird das Team die erste All-Himmel-Karte der Raumsonde veröffentlichen, die die energetischen Prozesse am Rand des Sonnensystems zeigt. Das Team wird sich nicht äußern, bis das Bild fertig ist, aber McComas deutet an: 'Es sieht nicht aus wie eines der Modelle.'
Die Forschung wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichtGeophysikalische Forschungsbriefe.
Quelle: Südwestforschungsinstitut
