Planeten, Monde und kleine Körper Sonne und HeliosphäreMagnetosphäre Sonnensystemforschung Physik der Sonne und Heliosphäre, Planetenforschung, kleine.

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1 Planeten, Monde und kleine Körper Sonne und HeliosphäreMagnetosphäre Sonnensystemforschung Physik der Sonne und Heliosphäre, Planetenforschung, kleine Körper im Sonnensystem, Magnetosphären, Staub, usw.

2 Ein breites & dynamisches Feld Dynamisch: erfolgreiche Welt- raummissionen (z.B. Ulysses, SOHO, Cluster, Giotto, Galileo, Mars Express) mit wichtigen Beiträgen der MPG. Bsp.: Sonnen-Spektrometer SUMER vom MPAE: >800 Publikationen Dynamisch: erfolgreiche Welt- raummissionen (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 Gut sichtbar: viele Papers in Science und Nature, viele Berichte in der Öffentlichkeit. Nobelpreis 2002, Davies Ein breites Feld: Die Massen der Objekte variieren zwischen 10 30 kg und 10 -15 kg (Sonne, Staubpartikel), die Dichten um den Faktor 10 30, die Temperaturen zwischen 10 K und 10 7 K. APX auf Spirit & Opportunity MPI für Chemie

3 Reine Forschung mit einem Bezug zur Umwelt Zwei Ziele: Verständnis astronomisch relevanter physikalischer & chemischer Prozesse (die z.T. nur im Sonnen- system mit genügender Genauigkeit studiert werden können) Verständnis astronomisch relevanter physikalischer & chemischer Prozesse (die z.T. nur im Sonnen- system mit genügender Genauigkeit studiert werden können) Bezug zu uns: Gibt es Leben nur auf der Erde & warum? Wovon werden diese lebensfreundlichen Bedingungen beeinflusst? Bezug zu uns: Gibt es Leben nur auf der Erde & warum? Wovon werden diese lebensfreundlichen Bedingungen beeinflusst?

4 Geophysik, Geologie Kernphysik, Neutrinos, Gravitation Turbulenz, Plasmaphysik, Dynamos Extrasolare Planeten, Stern- & Planeten- entstehung Stellare Astrophysik, Plasma-Astrophysik Sonne-Erde Beziehung: Klima, Weltraumwetter Atom-, Molekül- physik Exobiologie, organische Chemie Brücken zu anderen Gebieten

5 Methoden & Geräte der Sonnensystemforschung Fernerkundung (teleskopisch) von Sonne, Planeten & kleinen Körpern Fernerkundung (teleskopisch) von Sonne, Planeten & kleinen Körpern vom Erdboden aus (im Sichtbaren, IR & Radiobereich) vom Erdboden aus (im Sichtbaren, IR & Radiobereich) vom Weltraum aus (vorallem bei anderen Wellenlängen) vom Weltraum aus (vorallem bei anderen Wellenlängen) In Situ Messungen (auf Raumsonden) von Planeten, kleinen Körpern und der Heliosphäre In Situ Messungen (auf Raumsonden) von Planeten, kleinen Körpern und der Heliosphäre Theorie (Fluid-Dynamik, Plasmaphysik, Strahlungstransport, Chemie, Kernphysik, usw.) Theorie (Fluid-Dynamik, Plasmaphysik, Strahlungstransport, Chemie, Kernphysik, usw.) Dominanz der Weltraumgestützten Forschung Dominanz der Weltraumgestützten Forschung Vorwiegend Grossgeräte Vorwiegend Grossgeräte Grossteils Eigenentwicklungen (da die üblichen astronomischen Geräte oft nicht benutzbar). Grossteils Eigenentwicklungen (da die üblichen astronomischen Geräte oft nicht benutzbar).

6 Sonnensystemforschung in der MPG Hauptsächlich am MPI für Aeronomie, in Zukunft MPI für Sonnensystemforschung 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; Magnetosphären- forschung), Kernphysik (Staub; Sonnen-Neutrinos), Radioastronomie (Exobiologie; Kuiper-belt Objekte & Kometen; kosmische Magnetfelder). Im kleineren Rahmen auch an den MPI für Astronomie (Planetenentstehung: Beobachtungen), Astrophysik (stellare Astrophysik), Chemie (Kosmochemie), extraterrestrische Physik (Planetenentstehung: Theorie; Magnetosphären- forschung), Kernphysik (Staub; Sonnen-Neutrinos), Radioastronomie (Exobiologie; Kuiper-belt Objekte & Kometen; kosmische Magnetfelder). So gut wie keine Überlappung zwischen den Instituten. So gut wie keine Überlappung zwischen den Instituten.

7 Neues Paradigma: die dynamische Sonne Resultat der ESA/NASA Raumsonde SOHO. MPG hat zentrale Instrumente und wichtige wissenschaftliche Beiträge geliefert

8 Sonne und Erde

9 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 Wichtig: Messung und Theorie des Magnetfelds Problem: sehr kleinskalig

10 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.

11 Helio- Seismologie

12 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

13 Planetenforschung Innerer Aufbau und dynamische Prozesse Innerer Aufbau und dynamische Prozesse Wie entstehen planetare Magnetfelder? Wie entstehen planetare Magnetfelder? Was sind Ursachen für tektonische Prozesse und Vulkanismus? Was sind Ursachen für tektonische Prozesse und Vulkanismus? Wie beeinflussen innere Prozesse die Oberflächen und Atmosphären? Wie beeinflussen innere Prozesse die Oberflächen und Atmosphären? Mantelplume im Mars Dynamomodell Ist Jupiters Jetströmung von Innen getrieben?

14 Planetenforschung Dynamik und Entwicklung planetarer Atmosphären 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? Venusatmosphäre im UV Staubstürme auf Mars und Erde Atmosphäre und Oberfläche des Titan (Artists view)

15 Planetenforschung Wasser als Grundlage organischen Lebens Wasser als Grundlage organischen Lebens Auf welchen Körpern gibt es Wasser ? Auf welchen Körpern gibt es Wasser ? Wo findet es sich in flüssiger Form ? Wo findet es sich in flüssiger Form ? Welche Rolle spielen Kometen bei der Verteilung des Wassers im Sonnensystem? Welche Rolle spielen Kometen bei der Verteilung des Wassers im Sonnensystem? Polarkappe des Mars Komet Halley Ozean im Jupitermond Europa Siehe auch Vortrag Menten

16 Kometenforschung: Die Mission Rosetta Rosetta Start 26.02.2004 Ankunft am Kometen Churyumov- Gerassimenko 2014 Rosetta Orbiter und Lander (Philae) Starke MPG Beteiligung, z.B. an den Kameras, Massen-spektrometer, Mikrowellen-spektrometer, Radiosounding Kometen bilden die ursprünglichste Materie im Sonnensystem transportieren Wasser und Volatile durch das Sonnensystem enthalten komplexe organische Moleküle MAMBO 1.2mm

17 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. Vesta: in Kruste, Mantel, Kern differenziert. Ceres: enthält viel H 2 O & war nie sehr heiß. Ceres: enthält viel H 2 O & 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

18 Merkur: Mission Bepi Colombo Warum ist der Kern so gross ? Warum ist der Kern so gross ? Wie unterscheidet sich die Zusammen- setzung von der anderer Planeten ? Wie unterscheidet sich die Zusammen- setzung von der anderer Planeten ? Entsteht das schwache Magnetfeld durch einen Dynamoprozess ? Entsteht das schwache Magnetfeld durch einen Dynamoprozess ? Gibt es Eis in den Polregionen ? Gibt es Eis in den Polregionen ? Eisenkern (75% des Radius) Bepi Colombo ESA Cornerstone Mission Start 2012 Planetarer Orbiter und Magnetosphärenorbiter Der kleinste, dichteste und sonnennächste Planet ist wenig untersucht worden.