Helium und Neon in den wasserstoffreichen äußeren Planeten des Sonnensystems

• Antragstellerin: Dr. Nadine Nettelmann
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545532085

Mit diesem Projekt soll unser Verständnis des Sonnensystems und der Elemente, aus denen es hauptsächlich besteht, durch die Kombination von Planetenmodellierung und Hochdruckphysik verbessert werden. Für dieses Ziel möchten wir die Mischbarkeit zwischen Wasserstoff und Helium im tiefen Inneren der Äußeren Planeten mit Hilfe von numerischen DFT-MD-Simulationen und Reflektivitätsberechnungen untersuchen und mit den verfügbaren und zukünftigen experimentellen Daten vergleichen. Wir werden auch den Transport von He, Ne und Ar durch stabile Schichten untersuchen, um ihre atmosphärischen Häufigkeiten vorherzusagen. Diese sind bezeichnend für die frühen Bedingungen im Sonnensystem und werden von der geplanten NASA Uranus Probe Mission beobachtet werden können. Jupiter wird als Testfall verwendet. Wir werden Strukturmodelle für die Äußeren Planeten konstruieren, die sich auf die erzielten Ergebnisse zur H/He/Ne-Mischbarkeit in wasserreicher Umgebung und auf Beobachtungsdaten einschließlich der Gravitation stützen. Solche deuten auf stabile Schichtung in den Äußeren Planeten hin. Die daraus abgeleiteten inneren Zusammensetzungen beeinflussen die elektrische Leitfähigkeit insbesondere bei Saturn und den Eisriesen Uranus und Neptun. Wir beabsichtigen, diesen Parameter als Input für Saturn-Magnetfeldmodelle zu berechnen, wobei zu beachten ist, dass die Verbindung zwischen Saturn's Innerem und Magnetfeld sowie zwischen Jupiter's Atmosphäre und Innerem noch auf konsistente Modelle warten lässt. Unsere Planetenmodelle werden wesentliche Beiträge zu der Frage liefern, was potenzielle Messungen der atmosphärischen Edelgase (He,Ne,Ar) über das Innere der Eisriesen aussagen können unter der Randbedingung, dass wir für Jupiter bereits über derartige Messdaten verfügen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Mandy Bethkenhagen; Dr. Francois Soubiran