Von der Weltraummission BepiColombo durchgeführte Entdeckungen in einer bisher unerforschten Region der magnetischen Umgebung der Venus haben das Vorhandensein von Kohlenstoff- und Sauerstoffionen gezeigt, die so weit beschleunigt wurden, dass sie der Anziehungskraft des Planeten entkommen konnten. Die Ergebnisse wurden letzte Woche am veröffentlicht Naturastronomie.
Im Gegensatz zur Erde erzeugt die Venus in ihrem Kern kein intrinsisches Magnetfeld. Allerdings entsteht rund um den Planeten eine schwache, kometenförmige induzierte Magnetosphäre, die durch die Wechselwirkung geladener Teilchen, die von der Sonne – dem Sonnenwind – emittiert werden, mit elektrisch geladenen Teilchen in der oberen Atmosphäre der Venus verursacht wird. Um die Magnetosphäre herum befindet sich eine Region namens Magnetosphäre, in der der Sonnenwind verlangsamt und erwärmt wird.
Am 10. August 2021 passierte BepiColombo die Venus, um langsamer zu werden und seinen Kurs in Richtung Merkur, seinem endgültigen Ziel, anzupassen. Die Raumsonde flog über den langen Schweif der Magnethülle der Venus und tauchte aus den sonnennächsten magnetischen Regionen auf. Während eines 90-minütigen Beobachtungszeitraums maßen die Instrumente von BepiColombo die Anzahl und Masse der angetroffenen geladenen Teilchen und sammelten Informationen darüber die chemischen und physikalischen Prozesse, die zum Entweichen der Atmosphäre an der Seite der Magnethülle führen.
Infografik zum Entweichen von Planetenmaterial aus der Atmosphäre der Venus. Die rote Linie und der Pfeil zeigen die Region und Richtung der BepiColombo-Beobachtungen, als austretende Ionen (C+, O+, H+) beobachtet wurden. Bildnachweis: Thibaut Roger/Europlanet 2024 RI/Hadid et al.
„Dies ist das erste Mal, dass positive Kohlenstoffionen aus der Atmosphäre der Venus entweichen. Es handelt sich um schwere Ionen, die sich normalerweise langsam bewegen“, betont der Erstautor der Studie. Lina Hadid, Forscher am Plasmaphysiklabor des französischen CNRS, „wir versuchen also immer noch, die Mechanismen zu verstehen, die im Spiel sind.“ Es könnte sein, dass ein elektrostatischer „Wind“ sie vom Planeten wegbewegt, oder sie könnten durch Zentrifugalprozesse beschleunigt werden.“
Zu Beginn ihrer Geschichte hatte die Venus viele Ähnlichkeiten mit der Erde, einschließlich erheblicher Mengen an flüssigem Wasser. Durch Wechselwirkungen mit dem Sonnenwind wurde das Wasser anschließend weggetragen und eine Atmosphäre zurückgelassen, die hauptsächlich aus Kohlendioxid und geringen Mengen Stickstoff und anderen Spurengasen bestand. Frühere Missionen, darunter der Pioneer Venus Orbiter der NASA und der Venus Express der ESA, haben detaillierte Studien über die Art und Menge der im Weltraum verlorenen geladenen Moleküle und Teilchen durchgeführt. Die Umlaufbahnen dieser Missionen ließen jedoch einige Gebiete um die Venus unerforscht und viele Fragen noch unbeantwortet.
Die Daten für die Studie wurden während dieses zweiten Vorbeiflugs an der Venus vom Massenspektrumanalysator und dem Mercury-Ionenanalysator erhalten, zwei der Sensoren des Instruments Mercury Plasma Particle Experiment an Bord des Mercury Magnetospheric Orbiter (Mmo) des japanischen Weltraums Agentur Jaxa), eines der beiden Module der BepiColombo-Mission.
„Charakterisieren Sie den Verlust schwerer Ionen und verstehen Sie die Fluchtmechanismen auf der Venus“, sagt er Dominique Delcourt vom Cnrs Plasma Physics Laboratory, verantwortlich für den Massenspektrumanalysator, „ist von grundlegender Bedeutung, um zu verstehen, wie sich die Atmosphäre des Planeten entwickelte und wie er sein gesamtes Wasser verlor“.
„Dieses Ergebnis zeigt die einzigartigen Ergebnisse, die aus Messungen bei Planetenvorbeiflügen hervorgehen können, bei denen sich die Sonde durch Regionen bewegen kann, die für umlaufende Raumfahrzeuge im Allgemeinen unerreichbar sind“, bemerkt ein anderer Mitautor der Studie: Nicolas Andréverantwortlich für den Spider-Dienst, eine Europlanet-Infrastruktur, deren Werkzeuge zur Modellierung des Weltraumwetters es Forschern ermöglichten, zu überwachen, wie sich Partikel durch die Magnethülle der Venus ausbreiten.
Es gibt zahlreiche Raumschiffe, die im nächsten Jahrzehnt die Venus untersuchen werden, darunter die NASA-Sonden Veritas und Davinci, die ESA-Mission EnVision und die indische Mission Shukrayaan-1. Zusammen werden sie ein vollständiges Bild der Venusumgebung liefern, angefangen von der Magnethülle über die Atmosphäre bis hin zur Oberfläche und im Inneren des Planeten.
„Jüngste Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Entweichen der Atmosphäre aus der Venus den in der Vergangenheit enthaltenen Wasserverlust nicht vollständig erklären kann.“ Diese Studie“, schließt er Moa Persson vom Schwedischen Institut für Weltraumphysik: „Es ist ein wichtiger Schritt zur Entdeckung der Wahrheit über die historische Entwicklung der Venusatmosphäre und die nächsten Missionen werden dazu beitragen, viele Lücken zu schließen.“
Mehr wissen:
- Weiter lesen Naturastronomie der Artikel „BepiColombo-Beobachtungen von kaltem Sauerstoff und Kohlenstoffionen in der Flanke der induzierten Magnetosphäre der Venus“, von LZ Hadid, D. Delcourt, Y. Saito, M. Fränz, S. Yokota, B. Fiethe, C. Verdeil, B. Katra, F. Leblanc, H. Fischer, M. Persson, S. Aizawa, N. André, Y. Harada, A. Fedorov, D. Fontaine, N. Krupp, H. Michalik, JJ. Berthelier, H. Krüger, G. Murakami, S. Matsuda, D. Heyner, H.-U. Auster, I. Richter, J. Z. D. Mieth, D. Schmid und D. Fischer
