Mit dem Mond als prominentestem Objekt am Nachthimmel und einer Hauptquelle für eine unsichtbare Anziehungskraft, die Gezeiten erzeugt, dachten viele alte Kulturen, dass dies auch unsere Gesundheit oder unseren Geisteszustand beeinflussen könnte - das Wort „Wahnsinn“ hat seinen Ursprung darin Glauben. Eine leistungsstarke Kombination aus Raumfahrzeugen und Computersimulationen zeigt nun, dass der Mond tatsächlich einen weitreichenden, unsichtbaren Einfluss hat - nicht auf uns, sondern auf die Sonne oder genauer gesagt auf den Sonnenwind.
Der Sonnenwind ist ein dünner Strom elektrisch leitenden Gases namens Plasma, der ständig mit einer Geschwindigkeit von rund einer Million Meilen pro Stunde von der Sonnenoberfläche in alle Richtungen geblasen wird. Wenn ein besonders schneller, dichter oder turbulenter Sonnenwind auf das Erdmagnetfeld trifft, kann er Magnet- und Strahlungsstürme erzeugen, die Satelliten, Stromnetze und Kommunikationssysteme stören können. Die magnetische „Blase“, die die Erde umgibt, drückt auch den Sonnenwind zurück und erzeugt einen Bogenschock von Zehntausenden von Kilometern über die Tagesseite der Erde, wo der Sonnenwind in das Magnetfeld schlägt und abrupt von Überschall- auf Unterschallgeschwindigkeit verlangsamt.
Im Gegensatz zur Erde ist der Mond nicht von einem globalen Magnetfeld umgeben. "Es wurde angenommen, dass der Sonnenwind ohne Vorwarnung gegen die Mondoberfläche kracht oder den Sonnenwind zurückdrückt", sagt Dr. Andrew Poppe von der University of California in Berkeley. Kürzlich hat jedoch eine internationale Flotte von Raumfahrzeugen mit Mondumlaufbahn Anzeichen für die Präsenz des Mondes „stromaufwärts“ im Sonnenwind entdeckt. "Wir haben am Tag des Mondes Elektronenstrahlen und Ionenbrunnen gesehen", sagt Dr. Jasper Halekas, ebenfalls von der University of California in Berkeley.
Diese Phänomene wurden bis zu 10.000 Kilometer über dem Mond beobachtet und erzeugen eine Art Turbulenz im Sonnenwind vor dem Mond, die subtile Änderungen in der Richtung und Dichte des Sonnenwinds verursacht. Die Elektronenstrahlen wurden zuerst von der Lunar Prospector-Mission der NASA gesehen, während die japanische Kaguya-Mission, die chinesische Chang-Mission und die indische Chandrayaan-Mission Ionenfahnen in niedrigen Höhen sahen. Die ARTEMIS-Mission der NASA hat nun sowohl die Elektronenstrahlen als auch die Ionenfahnen sowie neu identifizierte elektromagnetische und elektrostatische Wellen im Plasma vor dem Mond in viel größerer Entfernung vom Mond gesehen. „Mit ARTEMIS können wir den Plasmaring sehen und ein wenig wackeln, überraschend weit vom Mond entfernt“, sagt Halekas. ARTEMIS steht für "Beschleunigung, Wiederverbindung, Turbulenz und Elektrodynamik der Wechselwirkung des Mondes mit der Sonne".
"Es ist seit langem bekannt, dass eine vorgelagerte turbulente Region namens" Vorbeben "vor dem Bugschock der Erde existiert, aber die Entdeckung einer ähnlichen turbulenten Schicht auf dem Mond ist eine Überraschung", sagte Dr. William Farrell vom Goddard Space Flight Center der NASA In Greenbelt leitet Md. Farrell das Mondforschungszentrum Dynamic Response of the Environment At the Moon (DREAM) des NASA Lunar Science Institute, das zur Forschung beigetragen hat.
Computersimulationen helfen bei der Erklärung dieser Beobachtungen, indem sie zeigen, dass ein komplexes elektrisches Feld in der Nähe der Mondoberfläche durch Sonnenlicht und den Fluss des Sonnenwinds erzeugt wird. Die Simulation zeigt, dass dieses elektrische Feld Elektronenstrahlen erzeugen kann, indem Elektronen beschleunigt werden, die durch solares ultraviolettes Licht aus Oberflächenmaterial gestrahlt werden. Verwandte Simulationen zeigen auch, dass Ionen im Sonnenwind, wenn sie in bestimmten Bereichen der Mondoberfläche mit alten „fossilen“ Magnetfeldern kollidieren, in einem diffusen, brunnenförmigen Muster zurück in den Weltraum reflektiert werden. Diese Ionen sind meist die positiv geladenen Ionen (Protonen) von Wasserstoffatomen, dem häufigsten Element im Sonnenwind.
"Es ist bemerkenswert, dass elektrische und magnetische Felder nur wenige Meter von der Mondoberfläche entfernt die Turbulenzen verursachen können, die wir Tausende von Kilometern entfernt sehen", sagt Poppe. Wenn sie Sonnenwinden ausgesetzt sind, sollten andere Monde und Asteroiden im Sonnensystem diese turbulente Schicht auch über ihren Tagesseiten haben, so das Team.
„Wenn wir mehr über diese Schicht erfahren, können wir den Mond und möglicherweise andere Körper besser verstehen, da sich Informationen über Bedingungen in der Nähe der Oberfläche über große Entfernungen ausbreiten können, sodass ein Raumschiff die Möglichkeit erhält, diese Objekte virtuell zu erkunden, wenn sie tatsächlich vorhanden sind weit weg “, sagte Halekas.
Die Forschung wird in einer Reihe von sechs Artikeln beschrieben, die kürzlich von Poppe, Halekas, und ihren Kollegen bei der NASA Goddard, U.C., veröffentlicht wurden. Berkeley, U.C. Los Angeles und die University of Colorado in Boulder in Geophysical Research Letters und das Journal of Geophysical Research. Die Forschung wurde vom Lunar Science Institute der NASA finanziert, das im Ames Research Center der NASA, Moffett Field, Kalifornien, verwaltet wird und das DREAM Lunar Science Center überwacht.
