Sektion_Sonnensyst_F..

Sonnensystemforschung
Physik der Sonne und Heliosphäre, Planetenforschung, kleine
Körper im Sonnensystem, Magnetosphären, Staub, usw.
Sonne und Heliosphäre
Planeten, Monde und kleine Körper
Magnetosphäre
Ein breites & dynamisches Feld
Ein breites Feld: Die Massen der Objekte variieren zwischen
1030 kg und 10-15 kg (Sonne, Staubpartikel), die Dichten um
den Faktor 1030, die Temperaturen zwischen 10 K und 107 K.
APX auf Spirit & Opportunity
MPI für Chemie

Dynamisch: erfolgreiche Weltraummissionen (z.B. Ulysses,
SOHO, Cluster, Giotto, Galileo,
Mars Express) mit wichtigen
Beiträgen der MPG. Bsp.:
Sonnen-Spektrometer SUMER
vom MPAE: >800 Publikationen

Gut sichtbar: viele Papers in
Science und Nature, viele
Berichte in der Öffentlichkeit.
Nobelpreis 2002, Davies
Reine Forschung mit einem
Bezug zur Umwelt
Zwei Ziele:

Verständnis astronomisch
relevanter physikalischer
& chemischer Prozesse
(die z.T. nur im Sonnensystem mit genügender
Genauigkeit studiert
werden können)

Bezug zu uns: Gibt es
Leben nur auf der Erde &
warum? Wovon werden
diese lebensfreundlichen
Bedingungen beeinflusst?
Brücken zu anderen Gebieten
Exobiologie,
organische Chemie
Stellare Astrophysik,
Plasma-Astrophysik
Turbulenz,
Plasmaphysik,
Dynamos
Extrasolare
Planeten, Stern& Planetenentstehung
Geophysik, Geologie
Atom-, Molekülphysik
Kernphysik,
Neutrinos, Gravitation
Sonne-Erde Beziehung:
Klima, Weltraumwetter
Methoden & Geräte der
Sonnensystemforschung

Fernerkundung (teleskopisch) von Sonne,
Planeten & kleinen Körpern


vom Erdboden aus (im Sichtbaren, IR & Radiobereich)
vom Weltraum aus (vorallem bei anderen Wellenlängen)
In Situ Messungen (auf Raumsonden) von
Planeten, kleinen Körpern und der Heliosphäre
 Theorie (Fluid-Dynamik, Plasmaphysik,
Strahlungstransport, Chemie, Kernphysik, usw.)
 Dominanz der Weltraumgestützten Forschung
 Vorwiegend Grossgeräte
 Grossteils Eigenentwicklungen (da die üblichen
astronomischen Geräte oft nicht benutzbar).

Sonnensystemforschung in der
MPG

Hauptsächlich am MPI für Aeronomie, in Zukunft
MPI für Sonnensystemforschung

Im kleineren Rahmen auch an den MPI für
Astronomie (Planetenentstehung: Beobachtungen),
Astrophysik (stellare Astrophysik), Chemie
(Kosmochemie), extraterrestrische Physik
(Planetenentstehung: Theorie; Magnetosphärenforschung), Kernphysik (Staub; Sonnen-Neutrinos),
Radioastronomie (Exobiologie; Kuiper-belt Objekte
& Kometen; kosmische Magnetfelder).

So gut wie keine Überlappung zwischen den
Instituten.
Neues Paradigma: die
dynamische Sonne
Resultat der ESA/NASA Raumsonde SOHO. MPG hat zentrale
Instrumente und wichtige wissenschaftliche Beiträge geliefert
Sonne und Erde
Die Dynamik und Aktivität der
Sonne, und somit ihr Einfluss
auf die Erde, wird durch das
solare Magnetfeld bestimmt
 Wichtig: Messung und
Theorie des Magnetfelds
Problem: sehr kleinskalig
Sunrise
Eine Mission mit dem Ziel,
das Sonnenmagnetfeld
hochaufgelöst zu studieren.
Unter Leitung des MPAE
Teleskop der 1-Meter-Klasse mit Satz von Fokalinstrumenten
(Filtergraph, Magnetograph, Spektropolarimeter) für
hochaufgelöste Studien (35 km auf der Sonne). Erster
antarktischer Ballonflug 2007.
HelioSeismologie
Solar Orbiter
Mission der ESA zur Sonne und in die innere
Heliosphäre (Start 2013). Eine Initiative des MPAE
Merkmale:
Erste Erkundung des innersten
Sonnensystems (5 mal näher an
der Sonne als von der Erde)
Erste Erforschung der Pole der
Sonne (Bilder, seismische Daten)
Rotiert synchron zur Sonne:
Unterscheidung von zeitlichen
und räumlichen Veränderungen
Geplante Beteiligung des MPAE an Magnetographen & EUV Spektrometer
Planetenforschung
Innerer Aufbau und
dynamische Prozesse



Wie entstehen planetare Magnetfelder?
Was sind Ursachen für tektonische Prozesse
und Vulkanismus?
Wie beeinflussen innere Prozesse die
Oberflächen und Atmosphären?
Dynamomodell
Mantelplume
im Mars
Ist Jupiters Jetströmung
von Innen getrieben?
Planetenforschung
Dynamik und Entwicklung
planetarer Atmosphären



Wie erklären sich Gemeinsamkeiten und
Unterschiede der Planetenatmosphären?
Wie unterscheidet sich die
Klimageschichte?
Ähnelt die Atmosphäre des Titan der
frühen Erdatmosphäre?
Atmosphäre und Oberfläche des
Titan (Artist‘s view)
Venusatmosphäre im UV
Staubstürme auf Mars
und Erde
Planetenforschung
Wasser als Grundlage
organischen Lebens



Auf welchen Körpern gibt es Wasser ?
Wo findet es sich in flüssiger Form ?
Welche Rolle spielen Kometen bei der
Verteilung des Wassers im
Sonnensystem?
Komet Halley
Siehe
auch
Vortrag
Menten
Polarkappe des Mars
Ozean im Jupitermond Europa
Kometenforschung: Die Mission Rosetta
Kometen
• bilden die ursprünglichste Materie
im Sonnensystem
• transportieren Wasser und Volatile
durch das Sonnensystem
• enthalten komplexe organische
Moleküle
Rosetta
• Start 26.02.2004
• Ankunft am Kometen ChuryumovGerassimenko 2014
• Rosetta Orbiter und Lander (Philae)
• Starke MPG Beteiligung, z.B. an
den Kameras, Massen-spektrometer,
Mikrowellen-spektrometer,
Radiosounding
MAMBO 1.2mm
DAWN: Mission zu Vesta und Ceres
Asteroiden
Relikte aus der Zeit der Planetenentstehung
vor 4.6 Ga (übrig gebliebene Proto-planeten).


Vesta: in Kruste, Mantel, Kern differenziert.
Ceres: enthält viel H2O & war nie sehr heiß.
Dawn
• NASA Discovery Mission mit
wesentlicher deutscher Beteiligung
• Start 2006
Vesta 2010 Ceres 2014
• Solar-elektrischer Ionenantrieb
• MPAE Beteiligung: Stereo-Kamera
Ceres im HST
Merkur: Mission Bepi Colombo
Der kleinste, dichteste und sonnennächste
Planet ist wenig untersucht worden.
 Warum ist der Kern so gross ?
 Wie unterscheidet sich die Zusammensetzung von der anderer Planeten ?
 Entsteht das schwache Magnetfeld
durch einen Dynamoprozess ?
 Gibt es Eis in den Polregionen ?
Magnetosphäre
Bepi Colombo
• ESA Cornerstone
Mission
• Start 2012
• Planetarer Orbiter und
Magnetosphärenorbiter
Eisenkern (75% des Radius)
Bodengebundene Teleskope
Gregor
Beobachtungen im IR und
Sichtbaren. Beantwortung von
Fragen wie:
 Welches ist der Ursprung des 11jährigen Sonnenzyklus?
 Was ist die Natur der Sonnenchromosphäre?
 Wie wird Energie an die Sonnenoberfläche transportiert?
Projekte

Gregor: Deutsches 1.5 m
Teleskop auf Teneriffa
 ATST: US Projekt mit starker
Europäischer Beteiligung