Los planetas y lunas de nuestro sistema solar están siendo bombardeados continuamente por partículas lanzadas desde el sol. En la Tierra esto apenas tiene efecto, aparte de las fascinantes auroras boreales, porque la atmósfera densa y el campo magnético de la Tierra nos protegen de estas partículas de viento solar. Pero en la Luna o en Mercurio las cosas son diferentes:allí, la capa superior de roca se erosiona gradualmente por el impacto de las partículas solares.

Los nuevos resultados de TU Wien ahora muestran que los modelos anteriores de este proceso están incompletos. Los efectos del bombardeo de viento solar son en algunos casos mucho más drásticos de lo que se pensaba anteriormente. Estos hallazgos son importantes para la misión de la ESA BepiColombo, Primera misión europea de Mercurio. Los resultados ya se han publicado en la revista Planetology. Ícaro .

Una exosfera de roca destrozada

"El viento solar está formado por partículas cargadas, principalmente iones de hidrógeno y helio, pero los átomos más pesados ​​hasta el hierro también juegan un papel, "explica el profesor Friedrich Aumayr del Instituto de Física Aplicada de TU Wien. Estas partículas golpean la superficie de las rocas a una velocidad de 400 a 800 km por segundo y el impacto puede expulsar muchos otros átomos. Estas partículas pueden elevarse antes de volver a caer. a la superficie, creando una "exosfera" alrededor de la Luna o Mercurio, una atmósfera extremadamente delgada de átomos que brotaron de las rocas superficiales por el bombardeo del viento solar.

Esta exosfera es de gran interés para la investigación espacial porque su composición permite a los científicos deducir la composición química de la superficie de la roca, y es mucho más fácil analizar la exosfera que aterrizar una nave espacial en la superficie. En octubre de 2018, La ESA enviará la sonda BepiColombo a Mercurio, que consiste en obtener información sobre las propiedades geológicas y químicas del mercurio a partir de la composición de la exosfera.

La carga importa

Sin embargo, esto requiere una comprensión precisa de los efectos del viento solar en las superficies rocosas, y aquí es precisamente donde aún existen brechas decisivas en el conocimiento. Por lo tanto, la TU Wien investigó el efecto del bombardeo de iones en la wollastonita, una roca lunar típica. "Hasta ahora se suponía que la energía cinética de las partículas rápidas es la principal responsable de la atomización de la superficie de la roca, "dice Paul Szabo, Doctor. estudiante del equipo de Friedrich Aumayr y primer autor de la publicación actual. "Pero esto es sólo la mitad de la verdad:pudimos demostrar que la alta carga eléctrica de las partículas juega un papel decisivo. Es la razón por la que las partículas en la superficie pueden hacer mucho más daño de lo que se pensaba".

Cuando las partículas del viento solar se cargan de forma múltiple, es decir, cuando carecen de varios electrones, llevan una gran cantidad de energía que se libera en un instante al impactar. "Si esto no se tiene en cuenta, los efectos del viento solar en varias rocas están mal calculados, "dice Paul Szabo. Por lo tanto, no es posible sacar conclusiones exactas sobre las rocas superficiales con un modelo incorrecto de la composición de la exosfera.

Los protones constituyen, con mucho, la mayor parte del viento solar, y por eso se pensaba anteriormente que tenían la mayor influencia en la roca. Pero resulta que el helio juega el papel principal porque, a diferencia de los protones, se puede cargar el doble de positivo. Y tampoco se debe descuidar la contribución de iones más pesados ​​con una carga eléctrica aún mayor.

Para estos hallazgos fue necesaria la cooperación de diferentes grupos de investigación:Se llevaron a cabo mediciones de alta precisión con una microbalanza desarrollada específicamente en el Instituto de Física Aplicada. En el Vienna Scientific Cluster VSC-3 se llevaron a cabo complejas simulaciones informáticas con códigos desarrollados para la investigación de la fusión nuclear con el fin de poder interpretar correctamente los resultados. El Centro de Instrumentación Analítica y el Instituto de Tecnologías Químicas y Análisis de la TU de Viena también hicieron contribuciones importantes.