Die Oberflächen von Mond und Merkur: Zerstäubungsexperimente und Simulationen
Wegen der Nähe zur Sonne oder der geringen Größe konnten Merkur und der Mond ihre ausgegasten ursprünglichen Atmosphären nicht beibehalten. Nur dünne kollisionslose Exosphären umgeben diese Himmelskörper. In der Exosphäre von Merkur wurden bis jetzt eine Anzahl unterschiedlicher Elemente wie H, He, O, Na, Ca, Mg und K entdeckt. Ihre addierte Dichte entspricht einem Oberflächendruck, der um zwei Größenordnungen unterhalb der Obergrenze des Exosphärendrucks von ≈10-10 mbar liegt. Aus diesem Grund kann man davon ausgehen, dass weitere bis jetzt nicht beobachtete Elemente in der Merkurexosphäre existieren. Die lunare Exosphäre besteht hautsächlich aus volatilen Gasen mit einem kleinen Beitrag von refraktären Elementen aus Mineralien. Sowohl auf Merkur als auch auf dem Mond lassen sich die meisten refraktären Teilchen in der Exosphäre auf den Aufprall von energetischen Ionen (aus dem Sonnenwind und dem Plasma der Magnetosphäre) auf die Oberfläche zurückführen. Angesichts der hohen Energie führt dieser Aufprall zu Ionenimplantation und Zerstäubung von Teilchen, die zuvor fester Bestandteil der Oberfläche waren. In unserem Forschungsprojekt werden wir das erste Mal solche Zerstäubungsexperimente im Labor an realistischem Analogmaterial für Mond- und Merkurmineralien durchführen. Anhand dieser Experimente und theoretischen Studien wird man besser verstehen, wie sich Exosphären um atmosphärenlose Himmelskörper bilden können. Die Experimente dienen auch für Vorarbeiten der Merkurmission BepiColombo (ESA) und für die Verbesserung von Messinstrumenten für zukünftige Mondmissionen (Luna Missionen von Roskosmos). Die Resultate dieser Experimente grenzen die Eingabeparameter von theoretischen Modellen wie Porosität, thermische Eigenschaften, Bindungsenergien von abgelösten Mineralien und Absorption von energiereichen Teilchen genauer ein. Außerdem erlauben die Experimente, Veränderungen einer planetaren Oberfläche und Erosion durch Ionenwechselwirkung zu untersuchen. Dieses Wissen ist auch für das Verständnis der Planetenentstehung wesentlich, da erdähnliche Planeten aus dem Zusammenschluss aus kleineren, mond- oder merkurähnlichen Planetesimalen entstanden sind.
