Mond und Sonne interagieren auf überraschende Weise

Sonnenwind

Dies ist eine Ansicht des Mondes, der am 25. Februar 2007 von der STEREO-B-Raumsonde aus die Sonne durchquert oder vor ihr vorbeizieht. Die Sonne ist in falscher Farbe und der Mond erscheint als schwarze Scheibe oben rechts. Die STEREO-Mission der NASA besteht aus zwei Raumfahrzeugen, die im Oktober 2006 gestartet wurden, um Sonnenstürme zu untersuchen. (Bildnachweis: NASA.)



Ein Strom geladener Teilchen, der Sonnenwind genannt, bläst konstant mit etwa einer Million Meilen pro Stunde durch den Weltraum. Das Magnetfeld der Erde erzeugt eine Blase, die den Planeten vor den meisten dieser Partikel schützt, und am Tag der Erde wird ein Bogenstoß erzeugt, der Tausende von Meilen breit ist. Wissenschaftler dachten nicht, dass der Mond auf diese Weise mit dem Sonnenwind interagiert, aber neue Forschungen haben ergeben, dass dies der Fall ist, wenn auch auf subtilere Weise.



Die Mond hat kein globales Magnetfeld, daher erwarteten die Wissenschaftler keinen Bogenstoß oder eine andere Interaktion mit dem Sonnenwind, außer dass die Mondoberfläche von den geladenen Teilchen bombardiert wird. 'Man dachte, dass die Sonnenwind stürzt ohne Vorwarnung auf die Mondoberfläche oder stößt den Sonnenwind „zurück“, erklärt Andrew Poppe von der University of California in Berkeley.

Jetzt hat eine internationale Flotte von Raumfahrzeugen, die den Mond umkreisen, Anzeichen für die Präsenz des Mondes „stromaufwärts“ im Sonnenwind entdeckt.



'Wir haben Elektronenstrahlen und Ionenfontänen über der Tagesseite des Mondes gesehen', sagt Dr. Jasper Halekas, ebenfalls von der University of California, Berkeley.

Diese Phänomene wurden bis zu 10.000 Kilometer (6.214 Meilen) über dem Mond beobachtet und erzeugen eine Art Turbulenz im Sonnenwind vor dem Mond, was zu subtilen Änderungen der Richtung und Dichte des Sonnenwinds führt.

Die Elektronenstrahlen wurden zuerst von der NASA-Mission Lunar Prospector gesehen, während die japanische Mission Kaguya, die chinesische Mission Chang'e und die indische Mission Chandrayaan alle Ionenwolken in geringer Höhe sahen. Die ARTEMIS-Mission der NASA hat nun sowohl die Elektronenstrahlen als auch die Ionenfahnen sowie neu identifizierte elektromagnetische und elektrostatische Wellen im Plasma vor dem Mond in viel größeren Entfernungen vom Mond gesehen, sagten die Forscher in einer Erklärung.



'Mit ARTEMIS können wir den Plasmaring sehen und ein bisschen wackeln, überraschend weit weg vom Mond', sagte Halekas.

Das ist ein Künstler

Dies ist ein künstlerisches Konzept des globalen Magnetfelds der Erde mit dem Bugschock. Die Erde befindet sich in der Mitte des Bildes, umgeben von ihrem Magnetfeld, dargestellt durch violette Linien. Der Bugstoß ist der blaue Halbmond rechts. Viele energetische Teilchen im Sonnenwind, dargestellt in Gold, werden vom magnetischen „Schild“ der Erde abgelenkt.(Bildnachweis: Walt Feimer (HTSI)/NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)



'Es ist seit langem bekannt, dass eine stromaufwärts gelegene turbulente Region namens 'Vorbeben' vor dem Bugschock der Erde existiert, aber die Entdeckung einer ähnlichen turbulenten Schicht auf dem Mond ist eine Überraschung', sagte William Farrell, Mitglied des Studienteams von Goddard Space Flight der NASA Center.

Was ist los?

Computersimulationen zeigen, dass ein komplexes elektrisches Feld nahe der Mondoberfläche durch Sonnenlicht und die Strömung des Sonnenwinds erzeugt wird. Die Simulation zeigt, dass dieses elektrische Feld Elektronenstrahlen erzeugen kann, indem es Elektronen beschleunigt, die durch ultraviolettes Sonnenlicht aus dem Oberflächenmaterial gesprengt werden. Ähnliche Simulationen zeigen auch, dass Ionen im Sonnenwind, wenn sie in bestimmten Bereichen der Mondoberfläche mit uralten, „fossilen“ Magnetfeldern kollidieren, in einem diffusen, brunnenförmigen Muster zurück in den Weltraum reflektiert werden. Diese Ionen sind meist die positiv geladenen Ionen (Protonen) von Wasserstoffatomen, dem häufigsten Element im Sonnenwind.

'Es ist bemerkenswert, dass elektrische und magnetische Felder innerhalb weniger Meter (Yards) von der Mondoberfläche die Turbulenzen verursachen können, die wir Tausende von Kilometern entfernt sehen', sagte Poppe.

Asteroiden und andere Monde könnten ähnliche Phänomene hervorrufen, vermuten die Forscher. Die Forschung wird in einer Reihe von Artikeln in Geophysical Research Letters und im Journal of Geophysical Research detailliert beschrieben.