Das Raumschiff Interstellar Boundary Explorer (IBEX) der NASA hat nach jahrzehntelangen Spekulationen und der Suche nach ihrer Existenz die ersten Beobachtungen schneller Wasserstoffatome vom Mond gemacht. Die IBEX wurde im vergangenen Oktober gestartet und hat die Mission, die dynamischen Wechselwirkungen abzubilden und abzubilden, die durch den heißen Sonnenwind verursacht werden, der in die kalte Weite des Weltraums schlägt. Als das IBEX-Team das Raumschiff in Auftrag gab, entdeckten sie den Strom neutraler Wasserstoffatome, die durch den Sonnenwind verursacht werden, der von der Mondoberfläche gestreut wird.
Der Detektor IBEX-Hi, der die Entdeckung gemacht hat, wurde vom Southwest Research Institute und den Los Alamos National Labs entwickelt und gebaut, um Partikel zu messen, die sich mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 2,5 Millionen Meilen pro Stunde bewegen.
"Kurz nachdem wir IBEX-Hi eingeschaltet hatten, passierte der Mond zufällig sein Sichtfeld und da waren sie", sagt Dr. David J. McComas, IBEX-Untersuchungsleiter und stellvertretender Vizepräsident der SwRI Space Science and Engineering Division, in der hauptsächlich der IBEX-Hi-Partikeldetektor gebaut wurde. "Das Instrument leuchtete mit einem deutlichen Signal auf, dass die neutralen Atome beim Rückstreuen vom Mond erkannt werden."
Der Sonnenwind, der Überschallstrom geladener Teilchen, der aus der Sonne herausströmt, bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von etwa einer Million Meilen pro Stunde in alle Richtungen in den Weltraum. Das starke Magnetfeld der Erde schützt unseren Planeten vor dem Sonnenwind. Der Mond mit seinem relativ schwachen Magnetfeld hat keinen solchen Schutz, so dass der Sonnenwind auf die Sonnenseite des Mondes schlägt.
Von seinem Standpunkt in der Erdumlaufbahn aus sieht IBEX etwa die Hälfte des Mondes - ein Viertel davon ist dunkel und zeigt zur Nachtseite (von der Sonne weg), während das andere Viertel zur Tagsseite (zur Sonne hin) zeigt. Sonnenwindpartikel treffen nur auf die Tagesseite, wo die meisten von ihnen in die Mondoberfläche eingebettet sind, während einige in verschiedene Richtungen zerstreuen. Die gestreuten Atome werden bei diesem Reflexionsprozess meist zu neutralen Atomen, indem sie Elektronen von der Mondoberfläche aufnehmen.
Das IBEX-Team schätzt, dass nur etwa 10 Prozent der Sonnenwindionen als neutrale Atome von der Sonnenseite des Mondes reflektiert werden, während die restlichen 90 Prozent in die Mondoberfläche eingebettet sind. Eigenschaften der Mondoberfläche wie Staub, Krater und Gesteine spielen eine Rolle bei der Bestimmung des Prozentsatzes der Partikel, die eingebettet werden, und des Prozentsatzes der neutralen Partikel sowie ihrer Bewegungsrichtung, die streuen.
Laut McComas geben die Ergebnisse auch Aufschluss über den „Recycling“ -Prozess von Partikeln im gesamten Sonnensystem und darüber hinaus. Der Sonnenwind und andere geladene Teilchen treffen auf Staub und größere Objekte, wenn sie sich durch den Weltraum bewegen, wo sie zurückstreuen und als neutrale Atome wiederaufbereitet werden. Diese Atome können lange Strecken zurücklegen, bevor sie von ihren Elektronen befreit werden und zu Ionen werden, und der komplizierte Prozess beginnt von vorne.
Die kombinierten Streu- und Neutralisationsprozesse, die jetzt auf dem Mond beobachtet werden, haben Auswirkungen auf Wechselwirkungen mit Objekten im gesamten Sonnensystem wie Asteroiden, Objekten des Kuipergürtels und anderen Monden. Die Plasma-Oberflächen-Wechselwirkungen, die im protostellaren Nebel auftreten, der Region des Raums, die sich um Planeten und Sterne bildet, sowie Exoplaneten, Planeten um andere Sterne, können ebenfalls abgeleitet werden.
Die Hauptaufgabe von IBEX besteht darin, die komplexen Wechselwirkungen am Rand des Sonnensystems zu beobachten und abzubilden, wo der Sonnenwind mit einer Geschwindigkeit von einer Million Meilen pro Stunde vom Rest der Galaxie in das interstellare Material fließt. Das Raumschiff trägt die empfindlichsten Detektoren für neutrale Atome, die jemals im Weltraum geflogen wurden, sodass Forscher nicht nur die Teilchenenergie messen, sondern auch präzise Bilder davon machen können, woher sie kommen.
Und das Raumschiff fängt gerade erst an. Gegen Ende des Sommers wird das Team die erste All-Sky-Karte des Raumfahrzeugs veröffentlichen, die die energetischen Prozesse am Rande des Sonnensystems zeigt. Das Team wird erst kommentieren, wenn das Bild vollständig ist, aber McComas deutet an: "Es sieht nicht wie eines der Modelle aus."
Die Forschung wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Geophysikalische Forschungsbriefe.
Quelle: Southwest Research Institute
