Mittwoch, 7. Dezember 2011

Sonnenstürme könnten den Mond schleifen

Koronaler Masseauswurf in Folge einer Sonneneruption der Klasse M-2 am 7. Juni 2011, aufgenommen von der NASA-Mission "STEREO". | NASA/STEREO

Greenbelt/ USA - Sonnenstürme und besonders die mit ihnen einhergehenden koronalen Massenauswürfe (Coronal Mass Ejections, CMEs) können die Oberfläche des Erdmondes signifikant abtragen. Zu dieser Einsicht kommt eine aktuelle Studie von NASA-Wissenschaftlern. Neben dem Abtragen großer Mengen von Material der Mondoberfläche könnte der Mechanismus auch erklären, wie Planeten wie der Mars, der über kein globales Magnetfeld verfügt, ihre einst dichte Atmosphäre verloren haben.

Wie die Wissenschaftler um William Farrell und Rosemary Killen vom Goddard Space Flight Center der NASA im Fachmagazin "Journal of Geophysical Research Planets" berichten, handelt es sich bei CMEs grundsätzlich um einen intensiven Stoß des normalen Sonnenwinds und um einen diffusen Strom elektrisch geladenen Gases, sogenanntes Plasma, das von der Sonnenoberfläche ins All geblasen wird. Starke Massenauswürfe beinhalten jedoch rund eine Milliarde Tonnen von Plasma, die sich mit bis zu 1,6 Millionen Kilometern in der Stunde in Form einer gewaltigen Wolke fortbewegen.

Zwar verfügt der Mond über einen Hauch von Atmosphäre, eine sogenannte Exopsphäre, die durch den gleichen Vorgang während normaler Sonnenwindaktivität erst entsteht, doch ist diese derart dünn, dass sie den Mond vor CMEs so gut wie gar nicht schützt. Trifft das Plasma des Sonnenwinds auf die Mondoberfläche, so löst es hier Atome und reißt sie mit sich ins All - ein Vorgang, den die Forscher als "sputtering" (Herausschießen) bezeichnen.

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"Wir haben herausgefunden, dass wenn die gewaltige Plasmawolke den Mond trifft, diese geradezu wie ein Sandstrahlgebläse wirkt und so ohne Mühe flüchtiges Material von der Oberfläche entfernt", erläutert Farrell. "Unser Modell sagt voraus, dass auf diese Weise 100 bis 200 Tonnen Mondmaterial innerhalb einer typischerweise zwei Tage andauernden, Passage eines koronalen Masseauswurfs ins All gerissen werden."

Die Kraft der CMEs liege dabei nicht nur in dem Umstand, dass die Plasmawolke dichter und schneller ist als der normale Sonnenwind, sondern auch daran, dass sie reich an hochgeladenen, schweren Ionen ist. Während der typische Sonnenwind von leichtgewichtigen Wasserstoff-Ionen (sog. Protonen) dominiert wird, können in den CME-Wolken schwere Helium-Ionen mit mehr entfernten Elektronen eine größere elektrische Ladung aufbauen und so das bis zu Zehnfache an Atomen aus der Mondoberfläche herausschießen als ein Wasserstoff-Ionen.

Die Forscher hoffen nun, dass die für 2013 angesetzte nächste Mondmission der NASA, der "Lunar Atmosphere And Dust Environment Explorer" (LADEE), ihre Simulationen und die darauf aufbauende Theorie erhärten kann, wenn der "Sputtering"-Effekt Atome aus der Mondoberfläche in die Umlaufbahn der Sonde zwischen 20 und 50 Kilometer oberhalb des Mondes befördern sollte und diese hier während starker koronaler Masseauswürfen registriert werden können.

Allerdings sei der Mond nicht der einzige Himmelskörper, der von den Auswirkungen starker CMEs betroffen ist. Auch das Erdmagnetfeld wird von ihnen beeinflusst, ein Vorgang, der sich nicht zuletzt durch die Polarlichter abzeichnet. Planeten ohne erdähnliches Magnetfeld, wie beispielsweise der Mars, sind hingegen der Erosionswirkung von Plasmawolken besonders stark ausgesetzt. Die ebenfalls für 2013 geplante Mars-Mission "Mars Atmosphere and Volatile Evolution" (MAVEN, ...wir berichteten) soll genau diese Auswirkungen des der Sonnenaktivität auf den Roten Planeten erforschen und nach dem Grund für das Verschwinden seiner einstigen Atmosphäre ins All suchen. Auch um kleine Himmelskörper wie Asteroiden, so vermuten die Wissenschaftler, könnten die eintreffenden CMEs ebenfalls eine Exosphäre entstehen lassen.

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / nasa.gov
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