Weltraumphysik zwischen Mexico und Braunschweig, Merkur und Erde TU Braunschweig und Universidad Nacional Autónoma de México fördern den Austausch

Bereits seit 15 Jahren sind die Technische Universität Braunschweig und die Universidad Nacional Autonóma de México (UNAM) in Mexiko-Stadt Partner. Im März 2024 haben beide ein Abkommen über eine Strategische Partnerschaft unterzeichnet und damit eine noch engere Zusammenarbeit beschlossen. Im Rahmen dieser Partnerschaft besuchten Prof. Ferdinand Plaschke und Kristin Pump vom Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik (IGEP) die Gruppe von Prof. Xóchitl Blanco Cano vom dortigen Institut für Geophysik. Zusammen wurden Möglichkeiten zur gemeinsamen Erforschung des Weltraums um die Planeten Erde und Merkur ausgelotet.

Gruppenfoto der Arbeitsgruppen aus Braunschweig und Mexiko (vl.n.r.): Cristian Vaquero Bautista, Diana Rojas Castillo, Ferdinand Plaschke, Kristin Pump, Xóchitl Blanco Cano und Primož Kajdič. Bildnachweis: Ricardo Muñiz, UNAM

Um den Austausch zwischen Gruppen beider Universitäten zu ermöglichen, wurde im Mai dieses Jahres ein Seed-Funding Call ausgerufen. Vorschläge für Projekte konnten zwischen Ende Mai und Mitte Juni von gemeinsamen Teams eingereicht werden. Erfolgreiche Projektanträge wurden mit maximal 10.000 Euro (5.000 pro Universität) von der UNAM und der TU Braunschweig gefördert. Die Mittel ermöglichen die persönliche Kontaktaufnahme zwischen Gruppen beider Universitäten als ersten Schritt hin zu gemeinsamen Projektanträgen, z.B. im Rahmen einer UNAM-DFG-Fördermöglichkeit. In dem hier geförderten Projekt mit dem Titel „Comparative study of dayside phenomena in solar wind interactions with planets (Earth and Mercury)“ geht es um die Untersuchung von Störungen, die im Sonnenwind direkt vor dem Planeten Merkur auftreten, und um den Vergleich mit ähnlichen Phänomenen im erdnahen Weltraum.

Die Planeten in unruhigen Gefilden

Alle Planeten unseres Sonnensystems sind dem Sonnenwind ausgesetzt. Dies ist ein Strom elektrisch geladener Teilchen, die kontinuierlich von der Sonne abgestrahlt werden. Die Teilchen können nicht direkt in die Gebiete signifikanter planetarer Magnetfelder, in die Planeten-Magnetosphären, eindringen. Stattdessen werden die Teilchen an sogenannten Bugstoßwellen vor den Magnetosphären verzögert und aufgeheizt, um dann innerhalb einer Zwischenregion, der Magnetosheath, um die Magnetosphären herumgelenkt zu werden. Allerdings schaffen nicht alle Sonnenwind-Teilchen den Sprung durch die Bugstoßwellen beim ersten Mal. Ein kleiner Prozentsatz an Teilchen wird an den Stoßwellen reflektiert und gelangt entlang des interplanetaren Magnetfeldes wieder in den einfließenden Sonnenwind. Es entstehen dabei sogenannte Foreshock-Regionen, in denen einfließende und reflektierte Sonnenwind-Teilchen wechselwirken. Diese Regionen sind Ursprung verschiedener Wellen und Störungen, die den Sonnenwind modifizieren, bevor er auf die Magnetosphären trifft. Die Störungen wirken sich teilweise signifikant auf das lokale Weltraumwetter aus.

Foreshock-Phänomene am Merkur noch weitgehend unerforscht

Störungen, die in der Foreshock-Region der Erde entstehen, sind in den vergangenen zwei Jahrzehnten insbesondere mithilfe von Multi-Satelliten-Messungen intensiv untersucht worden. Dabei waren die Mission CLUSTER der europäischen Weltraumagentur ESA sowie die Missionen THEMIS und MMS der amerikanischen Agentur NASA von besonderer Bedeutung. Solche umfangreichen Messungen fehlen allerdings noch am Merkur. Nur die MESSENGER-Mission der NASA hat bisher langzeitliche Beobachtungen in Merkur-Nähe durchführen können. Diesbezüglich ist allerdings schon Abhilfe in Sicht: Zurzeit befindet sich die Zwei-Satelliten-Mission BepiColombo der ESA auf dem Weg zum Merkur.

Das Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik der TU Braunschweig ist an dieser Mission durch den Beitrag von Magnetfeld-Messgeräten, sogenannten Magnetometern, signifikant beteiligt. Die Mission wird erst im Jahr 2026 am Merkur ankommen. Bis dahin laufen die Vorbereitungsarbeiten der Hauptmissionsphase, die nun auch im Rahmen des gemeinsamen Seed-Funding-Projekts stattfinden.

Weltraumphysik aus Mexiko bald zu Gast in Braunschweig

Das Meeting an der UNAM stellte den Startschuss für das Seed-Funding-Projekt dar. Neben umfangreichen wissenschaftlichen Besprechungen und Projektplanungsarbeiten fanden in der letzten Woche ebenfalls Seminar-, Workshop- und Outreach-Vorträge statt, in denen Ferdinand Plaschke und Kristin Pump Forschungsergebnisse aus Braunschweig sowie Austausch- und Kooperationsmöglichkeiten im Rahmen des neuen Partnerschaftsabkommen mit der UNAM vorstellen konnten. Beide sind mit äußerster Gastfreundschaft und Professionalität dort aufgenommen worden und freuen sich nun auf den Gegenbesuch an der TU Braunschweig im März 2025. Bis dahin werden erste Projektergebnisse auf dem Weg zu gemeinsamen Publikationen und Anträgen erwartet.