CO2-Eis im Kontext der Planetenentstehung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ziel des vorgeschlagenen Projekts bestand darin, Kollisionen von CO2-Eis-Agglomeraten zu untersuchen, um Daten für numerische Kollisionssimulationen, für die Interpretation astronomischer Beobachtungen, oder allgemein für Planetenentstehungsmodelle zu liefern. Im Gegensatz zu früheren Studien wurden in diesem Projekt genau definierte CO2-Eispartikel verwendet. Es wurden verschiedene Versuchsaufbauten entwickelt, beginnend mit einer Methode zur Erzeugung mikrometergroßer CO2-Partikel. Zur Untersuchung von Kollisionen von CO2- Agglomeraten im Submillimeterbereich mit Kollisionsgeschwindigkeiten von bis zu 3,4 m/s wurde eine neue Experimentieranlage designed, die zu folgenden Ergebnissen kommt. Die Grenzgeschwindigkeit für direktes Anhaften liegt bei 0,07 m/s. Die Fragmentierungsschwelle liegt für Agglomeratgrößen um 30 µm bei etwa 1 m/s. Zusätzlich wurde ein weiteres Experiment aufgebaut, um die Zugfestigkeit zylindrischer CO2-Agglomerate in Abhängigkeit von der Volumenfüllung zu messen, um daraus die Oberflächenenergie zu bestimmen. Die Oberflächenenergie wurde für CO2 so erstmals zu = (0.060 ± 0.022) J/m2 bestimmt. Insgesamt zeigten die Experimente, dass sich CO2-Eis wie Silikatstaub derselben Größenordnung verhält. Daher gelten alle bekannten Wachstumsmöglichkeiten aber auch Wachstumsbarrieren wie die "Bouncing Barrier" oder die Fragmentierungsbarriere und die vorhandenen Modelle zur Partikelentwicklung in Scheiben können verwendet werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
A New Experimental Approach to Studying CO2-Ice Collisions. AGU Fall Meeting 2021, held in New Orleans, LA, 13-17 December 2021, id. P35D-2162
Fritscher, M. & Teiser, J.
-
CO2-ice Collisions: A New Experimental Approach. The Astrophysical Journal, 923(2), 134.
Fritscher, Miriam & Teiser, Jens
-
Particle growth beyond the CO2 snowline – dynamic and mechanical properties of CO2 ice. Copernicus GmbH.
Fritscher, Miriam & Teiser, Jens
-
Particle growth in outer disks – the role of CO2. AAS Division of Planetary Science meeting #54, id. 510.03. Bulletin of the American Astronomical Society, Vol. 54, No. 8
Fritscher, M. & Teiser, J.
-
Shaping planetary systems early on: Experimental view on wind induced erosion of planetesimals. Copernicus GmbH.
Schönau, Laurent; Demirci, Tunahan; Teiser, Jens; Bila, Tetyana; Joeris, Kolja; Onyeagusi, Florence Chioma; Schneider, Niclas; Fritscher, Miriam; Jungmann, Felix; Kruss, Maximilian; Schmidt, Lars & Wurm, Gerhard
-
Tensile strength and surface energy of CO2 ice in the context of planet formation. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 512(3), 3754-3758.
Fritscher, M. & Teiser, J.
-
Forbidden planetesimals. Astronomy & Astrophysics, 672, A169.
Schönau, L.; Teiser, J.; Demirci, T.; Joeris, K.; Bila, T.; Onyeagusi, F. C.; Fritscher, M. & Wurm, G.
