Die Wechselwirkung des Sonnenwinds mit den oberen Ionosphärenregionen von Venus und Mars - eine Multi-Instrument Studie

• Antragstellerin: Dr. Kerstin Peter
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458148472

Während die Wechselwirkung des Sonnenwinds mit der Erde durch das Vorhandensein eines intrinsischen Magnetfelds dominiert wird, sind die Atmosphären von Venus und Mars dem Sonnenwindfluss direkt ausgesetzt. Die in-situ-Beobachtungen der Raumsonde Pioneer Venus Orbiter (1978-1992) während eines starken Sonnenmaximums führten zur Entdeckung der Venus-Ionopause (einer scharfen Grenze zwischen der planetaren Ionosphäre und dem Sonnenwind, welche auf der Erde nicht existiert). Trotz dieser Entdeckung bleiben jedoch viele Fragen zur Wechselwirkung des Sonnenwinds mit global nicht magnetisierten Planeten bis heute unbeantwortet. Dieser Antrag kombiniert die Beobachtungen von Venus Express (2006–2014), Mars Express (2003– heute) und der MAVEN Raumsonde (2014– heute) mit globaler 3D-Modellierung, um unser derzeitiges Verständnis der Sonnenwindinteraktion mit Mars und Venus zu verbessern.1.) Die unterschiedlichen Fähigkeiten der eingesetzten Plasmainstrumente führten zur Identifizierung von Unterregionen / Plasmagrenzen zusätzlich zu den Haupt-Plasmaregionen beider Planeten. Welche der Beobachtungen unterschiedliche physikalische Merkmale derselben Region oder aber doch unterschiedliche Grenzen beschreiben wird derzeit stark diskutiert. Um die Beziehung zwischen den einzelnen Plasmaregionen für sich ändernde Umwelt- und Weltraumwetterbedingungen zu analysieren wird die Erstellung einer Datenbank mit den Charakteristiken der in-situ beobachteten potenziellen Plasmaregionen / -grenzen von Venus und Mars vorgeschlagen.2.) In-situ-Beobachtungen sind durch den Orbit der Raumsonde eingeschränkt. Es ist unmöglich, horizontale und vertikale Änderungen beobachteter Parameter gleichzeitig aufzulösen. Die sehr gute Höhenauflösung der nahezu vertikalen ionosphärischen Elektronendichteprofile machen Radiookkultationen daher zu einer wertvollen, aber derzeit nicht genutzten Ressource für die Untersuchung der planetaren Sonnenwindwechselwirkung. Aus geometrischen Gründen können Radiookkultationen niemals gleichzeitig und am gleichen Ort wie in-situ-Messungen durchgeführt werden. Der Ursprung der Variabilität der ionosphärischen Topside und dem starken Elektronendichtegradienten (Pot. Ionopause) in Radiookkultationsbeobachtungen soll daher durch statistischen und Orbit-für-Orbit-Vergleich mit der in Plasmagrenzen-Datenbank (1) erfolgen. Zusätzlich wird die Radiookkultationsmethode als Instrument zur Beobachtung der Wechselwirkung zwischen Sonnenwind und Planeten bewertet.3.) Die hier dargestellten Arbeiten erlauben eine tiefgehende Analyse der Plasmagrenzen von Venus und Mars und liefern neue Beweise für / gegen das Vorhandensein der Ionopause bei sich ändernden Weltraumwetterbedingungen. Der Vergleich der verschiedenen Datensätze aus (1) und (2) mit 3-D MHD / Hybrid + lokaler Elektronendichtemodellierung für Venus und Mars wird zu einem besseren Verständnis der Wechselwirkung des Sonnenwinds mit global nicht magnetisierten terrestrischen Planeten beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen