Die Kopplung von Sonnenwind/lonosphäre/Thermosphäre am Mars: Kombinierte Datenanalyse von Mars Express und MAVEN Beobachtungen"

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozent Dr. Martin Pätzold; Dr. Silvia Tellmann
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433762250

Die Variation der solaren Strahlung und der Ausstoß solarer energetischer Teilchen beeinflusst den Zustand der Thermosphäre des Mars im hohen Maße. Die solare Strahlung ist der Haupttreiber der Photochemie in der Thermosphäre. Die ultravioletten und infraroten Anteile der Strahlung (<800 nm) sind verantwortlich für die Aufheizung der Thermosphäre, während die EUV (5-95 nm) und weiche Röntgenstrahlung (0,1 - 5 nm) die ionosphärischen Schichten durch Photoionisation und sekundäre Ionisation durch Elektronenimpakt bilden. Mars besitzt kein globales Magnetfeld wodurch es zur direkten Wechselwirkung des Sonnenwindes mit der Ionosphäre und damit zu einer starken Kopplung zwischen diesen Regimen kommt. Planetare Wellen, atmosphärische Gezeiten- und Schwerewellen, die sich aus der unteren Neutralatmosphäre in die obere Atmosphäre ausbreiten, sind weitere mächtige Reservoire für den Energieeintrag in die Mesosphäre und Thermosphäre.Die Kombination von Beobachtungen der Instrumente auf Mars Express und MAVEN bietet die einzigartige Gelegenheit für eine detaillierte Untersuchung der zeitlichen und räumlichen Reaktion der Kopplung zwischen Ionosphäre und Thermosphäre. Gleichzeitige Beobachtungen der solaren Variabilität (z.B. des solaren EUV und Röntgenflusses, des Zustandes des Sonnenwindes und des energetischen Teilchenflusses) sowie des atmosphärischen/ionosphärischen Zustandes durch Instrumente auf Mars Express und MAVEN im unmittelbaren Bereich des Planeten Mars, erlaubt es, tiefe Einblicke in den Fluss der solaren Energie durch das stark gekoppelte atmosphärische System zu erlangen.Wir schlagen eine Datenanalyse von simultanen Beobachtungen mehrerer Instrumente auf den beiden Raumsonden Mars Express und MAVEN vor, die die Kopplung von Sonnenwind/Ionosphäre/Thermosphäre untersuchen soll. Dieses Projekt soll an Hand einer Reihe von umfassenden Fallbeispielen Ionen und Neutralteichen in der Ionosphäre/Thermosphäre simultan beobachten. Darüber hinaus soll der Zusammenhang zwischen Neutral- und Ionendichten (Temperaturen), sowie weiterer steuernder Faktoren wie die Variationen im dynamischen Druck des Sonnenwindes, der solaren Strahlung und des interplanetaren Magnetfeldes untersucht werden. Schließlich soll auch der Effekt des ionosphärischen Winddynamos, der durch unterschiedliche Arten thermosphärischer Wellen gesteuert wird, untersucht werden.Dieses Projekt wird durchgeführt vom Rheinischen Institut für Umweltforschung RIU an der Universität zu Köln in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung MPS in Göttingen. Die Kombination von experimenteller und theoretischer Expertise, großer Erfahrung in Datenanalyse und die exklusive Teilnahme (PI und Co-I) an Mars Express Experimenten sowie die enge Zusammenarbeit mit dem MAVEN Science Team bringen dieses Projekt in eine ausgezeichnete Position für die Untersuchung der Kopplung der Ionophäre und Thermosphäre mit dem Sonnenwind am Mars.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen