Reise zum Höllenplaneten MESSENGER erkundet den Merkur

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1 Reise zum Höllenplaneten MESSENGER erkundet den Merkur
Zwischenpräsentation Im Seminar Astrophysik Yannick Kiermeier Q11

2 Gliederung MESSENGER-Sonde MESSENGER allgemein
Technik und Aufbau der Sonde Verlauf der Mission Start Swing-Bys bei den Planeten Eintritt Atmosphäre Absturz in Bearbeitung Ziele der MESSENGER-Sonde Merkuroberfläche Magnetfeld Innerer und äußerer Aufbau Merkurs Beobachtungen/Ergebnisse Oberfläche Aufbau in Bearbeitung Quellen

3 MESSENGER-Sonde Allgemein zur Sonde Künstlicher Orbiter
Abgeschossen August 2004 MESSENGER: Abkürzung für Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging (dt. Merkur-Oberfläche, -Raumumgebung, -Geochemie und –Entfernungsmessung) Mission: genaue Erkundung des Merkurs Zweite Raumsonde nach Mariner 10, die zum Merkur unterwegs ist, aber die erste die ihn umkreist

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5 Technik und Aufbau der Sonde
Besteht aus 1,27 m × 1,42 m × 1,85 m großen Körper einem 2,5 m x 2m großen halbzylindrischen Schutzschild aus Keramikfasern Schutzschild ist schräg ausgerichtet, um nicht die volle Sonneneinstrahlung zu erhalten Sonnensegel schräg gestellt, um nicht volle Sonneneinstrahlung zu erhalten 8 Instrumente für die Erkundung Merkurs Instrumente immer in Richtung Merkurs gerichtet

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8 Mercury Dual Imaging System
Weitwinkelkamera mit einem Blickfeld von 10,5° und Schmalwinkelkamera mit Blickfeld von 1,5° 12cm x 12cm großes Fenster, das nur das sichtbare und Nahinfrarot-Licht bis zur Wellenlänge 1µm durchlässt Aufgaben: Farbaufnahmen des Merkurs, hochauflösende Bilder ausgewählter Gebiete und Stereobilder für eine Topographie 40% der Oberfläche werden mit Farbfiltern der Weitwinkelkamera Aufnahmen erstellt Sitzt auf 400g Paraffin, dass bei Sonnenannäherung schmilzt

9 Mercury Dual Imaging System

10 Gamma-Ray and Neutron Spectrometer
Zwei Instrumente: Gamma-Ray Spectrometer und Neutron Spectrometer Erforscht die Zusammensetzung der Merkurelemente Besondere Untersuchung der Vorkommnisse vom Elementen wie O, Si, S, Fe, H, K, Th, U Erschließung der geologischen Geschichte des Planeten Suche nach Eis an den Polkappen

11 Gamma-Ray and Neutron Spectrometer

12 Gamma-Ray Spectrometer
Misst Gammastrahlung entweder entstanden durch Aufprall galaktischer kosmischer Strahlung oder natürlichen radioaktiven Zerfall bis zu 10 cm Tiefe Im Spektrometer sind ein Szintillator und Photomultiplier enthalten Als Detektor dient ein Germanium-Halbleiterkristall, der auf -183°C gekühlt wird

13 Neutron Spectrometer Erfasst Niedrigenergie-Neutronen
Entstehen durch Auftreffen kosmischer Strahlung und anschließender Kollision mit wasserstoffreichen Material Zwei GS20-Glas-Szintillatoren messen thermale Neutronen Zwei neutronen-absorbierende BC454-Szintillatoren messen epithermale und schnelle Neutronen

14 Magnometer Vermisst das Magnetfeld des Merkurs
Entstehen eines dreidimensionalen Modells der Magnetosphäre Um Störungen durch das eigene Magnetfeld zu vermeiden, befindet sich das Instrument an einem 3,6m langen Stab, der Sonne entgegen gerichtet Die Flussdichte wird im Bereich von – nT gemessen Die erreichbare Messauflösung liegt bei 0,03 nT

15 Magnometer

16 Mercury Laser Altimeter
Gewinnt topographische Ergebnisse über Merkur Sendet Laserpulse aus Zeit von Sonde bis zum Merkur kann gemessen werden Sonde muss sich unter 1000km befinden Nur Erfassen der nördlichen Hemisphäre hochelliptische Bahn, niedrigster Punkt bei 60° nördlicher Breite

17 Mercury Laser Altimeter

18 Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer
Misst Zusammensetzung der Atmosphäre und der Oberfläche des Planeten Merkur

19 Energetic Particle and Plasma Spectrometer
Misst Beschaffenheit und Verteilung von geladenen Teilchen sowie Elektronen und Ionen im Magnetfeld Merkurs Besteht aus 2 Instrumenten dem EPS und FIPS

20 X-Ray Spectrometer Gamma-Strahlung der Sonne veranlasst Merkurelemente Röntgenstrahlung auszusenden XRS spürt sie auf und kann Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Planeten ziehen Diese Elemente sind Mg, Al, S, Ca, Ti und Fe XRS beruht auf dem Instrument XGRS der Raumsonde NEAR Besteht aus drei mit Gas gefüllten Proportionalzähler hinter einem 25 µm dicken Beryllium-Fenster

21 X-Ray Spectrometer

22 Radio Science Misst durch bordeigenes Kommunikationssystem mittel Dopplereffekt kleine Abweichungen in der Geschwindigkeit Schließen auf die Massenverteilung Merkurs Genaue Abmessungen und Amplitude der Libration Merkurs durch Radio-Okkultation

23 Beobachtungen/Ergebnisse
Oberfläche Früher: unsicher ob Vulkane oder Einschlagskrater Heute: Anzeichen auf vulkanische Aktivität Ablagerungen von Lava in verschiedener Farbe und Zusammensetzung Vielfarbige Materialen aus unterschiedlichen Tiefen freigelegt durch junge Einschlagskrater Obere Kilometer der Kruste bestehend aus vulkanischem Ursprung Magnesium / Silizium, Aluminium / Silizium und Calcium / Silizium-Verhältnisse zeigen, dass Merkur nicht durch feldspatreichen Gestein dominiert wird

24 Neue geologische Karte mit Gebieten ähnlicher Geländeinformation und Farben
40% der Oberfläche –auch Caloris-Becken-bestehend aus Ebenen, wahrscheinlich größtenteils vulkanisch (bräunlich) In älteren Regionen mehr Krater vorhanden (gräulich) Unterschied zu Mars und Mond: Gleichmäßige Verteilung großer Ebenen auf den ganzen Planeten Jüngste Großfläche etwa nur 1 Milliarde Jahre alt Im Vergleich zu Mond und Mars relativ jung 15% der Oberfläche noch rätselhaft (bläulich) Material aus Eisen- oder Titanoxiden oder ältesten vulkanischem Material Radarwellen von Material in Polregionen stark reflektiert  gefrorenes Wasser möglich Genügend kalte Regionen nähe Pole, um Wasserdampf einzufangen Wasserdampf von Kometeneinschlägen oder wasserreichen Meteoriten

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28 Magnetfeld Dichte des Gravitationsfeld: 5,3 g/cm³
Im Gegensatz zur Erde (4,4) und Mond (3,3) Vorwiegend aus Eisen bestehender dichter Kern, um Magnetfeld zu erzeugen Globales Magnetfeld Dipolmagnetfeld (wie Stabmagnet) Feldstärke nur etwa 1% des Erdmagnetfelds aber Merkurs Magnetfeld überhaupt bemerkenswert Kein anderer Himmelskörper mit fester Oberfläche im SoSy außer Ganymed hat diese Eigenschaften

29 Magnetfeld zeigt was im Inneren des Planeten vorgeht (äußerer flüssiger Kern)
Heftige Plasmaphänomene in Merkurs Umgebung Magnetfeld lenkt Sonnenwind ab Magnetfeld erzeugt um Planeten ein Gebiet, indem merkureigenes Feld anstelle des interplanetarischen Felds des Sonnenwinds dominiert Magnetosphäre ändert sich fortwährend Bei allen 3 Vorbeiflügen gab es ein anders gerichtetes Magnetfeld Magnetfeld verschieden in Nord- und Südpol Magnetfeldäquator nicht zentral, sondern 480 km nach Norden verschoben

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31 Quellen Spektrum der Wissenschaft, Nr. 5/2011, ab S. 46