BepiColombo und Solar Orbiter tauschen sich auf der Venus aus

Die Konvergenz zweier Raumsonden auf der Venus im August 2021 hat einen einzigartigen Einblick gegeben, wie der Planet in der Lage ist, seine dichte Atmosphäre ohne den Schutz eines globalen Magnetfelds aufrechtzuerhalten.

Die ESA/JAXA-Mission BepiColombo, die unterwegs ist, um Merkur zu untersuchen, und der ESA/NASA-Solarorbiter, der die Sonne aus verschiedenen Perspektiven beobachtet, nutzen beide eine Reihe von Gravitationshilfen der Venus, um ihre Bahnen zu ändern und sie auf ihrer Bahn zu führen Weg. Am 9. und 10. August 2021 flogen die Missionen innerhalb eines Tages an der Venus vorbei und sendeten Beobachtungen zurück, die synergetisch von acht Sensoren und zwei Aussichtspunkten im Weltraum erfasst wurden. Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Naturkommunikation.

Anders als die Erde erzeugt die Venus in ihrem Kern kein intrinsisches Magnetfeld. Nichtsdestotrotz entsteht um den Planeten herum eine schwache, kometenförmige „induzierte Magnetosphäre“ durch die Wechselwirkung des Sonnenwinds – eines von der Sonne ausgesandten Stroms geladener Teilchen – mit elektrisch geladenen Teilchen in der oberen Atmosphäre der Venus. Um diese magnetische Blase herum wird der Sonnenwind verlangsamt, erhitzt und wie das Kielwasser eines Bootes in einer Region namens „Magnetosheath“ abgelenkt.

Während des Vorbeiflugs flog BepiColombo entlang des langen Schwanzes der Magnetosheath und tauchte durch die stumpfe Nase der magnetischen Regionen auf, die der Sonne am nächsten waren. Unterdessen fing Solar Orbiter einen friedlichen Sonnenwind von seinem Standort vor der Venus ein.

„Diese doppelten Beobachtungsreihen sind besonders wertvoll, weil die Sonnenwindbedingungen, die Solar Orbiter erlebte, sehr stabil waren. Dies bedeutete, dass BepiColombo eine perfekte Sicht auf die verschiedenen Regionen innerhalb der Magnetosheath und Magnetosphäre hatte, ungestört von Schwankungen der Sonnenaktivität“, sagte Lead -Autor Moa Persson von der Universität Tokio in Kashiwa, Japan, der für die Durchführung der Studie von der Europäischen Kommission durch das Projekt Europlanet 2024 Research Infrastructure (RI) finanziert wurde.

Der Vorbeiflug von BepiColombo war eine seltene Gelegenheit, die „Stagnationsregion“ zu untersuchen, ein Gebiet an der Spitze der Magnetosphäre, wo einige der größten Auswirkungen der Wechselwirkung zwischen der Venus und dem Sonnenwind beobachtet werden. Die gesammelten Daten lieferten den ersten experimentellen Beweis dafür, dass geladene Teilchen in dieser Region durch die Wechselwirkungen zwischen dem Sonnenwind und der Venus erheblich verlangsamt werden und dass sich die Zone auf eine unerwartet große Entfernung von 1.900 Kilometern über der Planetenoberfläche erstreckt.

Die Beobachtungen zeigten auch, dass die induzierte Magnetosphäre eine stabile Barriere darstellt, die die Atmosphäre der Venus vor Erosion durch den Sonnenwind schützt. Dieser Schutz bleibt auch während des Sonnenminimums robust, wenn niedrigere ultraviolette Emissionen der Sonne die Stärke der Ströme verringern, die die induzierte Magnetosphäre erzeugen. Der Befund, der im Gegensatz zu früheren Vorhersagen steht, wirft ein neues Licht auf den Zusammenhang zwischen Magnetfeldern und atmosphärischen Verlusten durch den Sonnenwind.

„Die Wirksamkeit einer induzierten Magnetosphäre, die einem Planeten hilft, seine Atmosphäre beizubehalten, hat Auswirkungen auf das Verständnis der Bewohnbarkeit von Exoplaneten ohne intern erzeugte Magnetfelder“, sagte Co-Autor Sae Aizawa vom Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) von JAXA.

BepiColombo besteht aus zwei Raumfahrzeugen, Mio, dem von JAXA geführten Mercury Magnetospheric Orbiter, und MPO, dem von der ESA geführten Mercury Planetary Orbiter, die für die Reise zum Merkur zusammengestapelt wurden. Die Studie kombinierte Daten von den vier Teilchensensoren von Mio, dem Magnetometer und einem anderen Teilcheninstrument auf MPO sowie dem Magnetometer und Sonnenwindanalysator auf Solar Orbiter. Die SPIDER-Weltraumwetter-Modellierungswerkzeuge von Europlanet ermöglichten es den Forschern, im Detail zu verfolgen, wie Merkmale im Sonnenwind, die von Solar Orbiter beobachtet wurden, beeinflusst wurden, als sie sich durch die venusische Magnetosheath in Richtung BepiColombo ausbreiteten.

„Die wichtigen Ergebnisse dieser Studie zeigen, wie das Einschalten von Sensoren während planetarer Vorbeiflüge und Reisephasen zu einzigartiger Wissenschaft führen kann“, sagte Co-Autor Nicolas Andre, Koordinator des Europlanet-SPIDER-Dienstes am Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP ) in Toulouse, Frankreich.