Alexander Peschel (Smolka)

ExESS (Extraterrestrial Exospheres and Surfaces Simulations) ist der Projekttitle unter welchem numerische Modelle zur Analyse von extraterrestrischen bodengebundenen Exosphären und Oberflächen, sowie deren Interaktion miteinander, erstellt werden. Relevante Objekte unseres Sonnensystems, welche in diesem Projekt behandelt werde, sind der Mond, der Merkur, sowie der Asteroid Ceres.

Die Modelle sind in der high-performance Sprache Julia  geschrieben und werden modular erweitert, um weitere Effekte und Mechanismen, sowie andere entsprechender Himmelskörper zu modellieren. Der Code ist auf GitHub veröffentlicht.

Dies ist ein slowenisches nationales Projekt von 2024 bis 2027, welches vom Jožef Stefan Institut (F2-Abteilung für Niedrig- und Mittelenergiephysik), Ljubljana, Slowenien, geleitet wird.

Wasser auf dem Mond wird kontinuierlich erzeugt, gespeichert und freigesetzt. Dennoch bestehen wesentliche Unsicherheiten, insbesondere hinsichtlich des bislang nicht eindeutig nachgewiesenen großen unterirdischen Reservoirs, das von vielen Modellen vorhergesagt wird und die beobachteten Wassermoleküle in der dünnen lunaren Exosphäre erklären könnte. Jüngste Analysen von Impaktglasperlen, die durch die Chang’e-5-Mission zur Erde gebracht wurden, zeigen, dass dieses weit verbreitete Material nach Exposition gegenüber dem Sonnenwind erhebliche Mengen an Wasser bilden und speichern kann. Zudem kann dieses Wasser während des lunaren Tages effizient freigesetzt werden. Dies stützt die Hypothese, dass Impaktgläser eine bedeutende, bislang unterschätzte Quelle für die Versorgung der Exosphäre mit Wasser darstellen.

Im Rahmen des Projekts werden Laborexperimente durchgeführt, um die Wasserproduktion und -retention in Impaktglas-Analoga zu quantifizieren sowie die Diffusions- und thermischen Extraktionsraten unter Temperaturbedingungen zu bestimmen, die dem lunaren Tag-Nacht-Zyklus entsprechen. Hierzu werden terrestrische Analoga (z. B. Tektite und Olivin) sowie im Vakuumofen hergestelltes lunares Glas einer Deuteronenbestrahlung ausgesetzt. Anschließend werden Infrarot-Laserpulse eingesetzt, um mikrometeoritische Aufheizprozesse zu simulieren. Mittels Nuclear Reaction Analysis (NRA), Elastic Recoil Detection Analysis (ERDA) und Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) wird untersucht, wie Wasser im Material entsteht, wie dessen Tiefenprofil aussieht und wie es sich bei Erwärmung in Richtung Oberfläche bewegt.

Die gewonnenen Messdaten dienen dazu, theoretische Modelle zu präzisieren, die die Bildung von Wasser im lunaren Regolith sowie dessen Desorption in die Exosphäre beschreiben. Ich bin als internationaler Kooperationspartner beteiligt und bin bei der Modellierung und der Datenanalyse beteiligt.

Weitere Informationen: https://f2.ijs.si/en/projects/2025031415224086/lunar-water-its-origin-and-kinetics

Gefördert durch das "International Space Science Institute" beschäftigt sich die MUSEC Gruppe (Multi-Scale Understanding of Surface-Exosphere Connections) damit, die Randbedingungen für Exosphärenmodelle luftloser Himmelskörper zu aktualisieren, indem sie atomistische Molekulardynamik mit granularen Regolithsimulationen und globalen Exosphärenmodellen verknüpft. So werden Gasbindung, Diffusion und Ausgasung in den obersten Zentimetern des Mond- und Merkurregoliths präziser beschrieben, was künftige Messungen besser interpretierbar macht und neue Einblicke in die Zusammensetzung sowie Entwicklung ihrer Exosphären ermöglicht.

Förderung: 
ISSI - International Space Science Institute (2025 - 2027)
https://teams.issibern.ch/musec/

Gefördert durch das "International Space Science Institute" beschäftigt sich die IDESI Gruppe (Improving the Description of Exosphere Surface Interface) mit der dünnen Atmosphäre auf Körpern unseres Sonnensystems. Der Fokus liegt hierbei auf einer besseren Beschreibung der Einflüsse des Bodens auf die Atmosphäre und umgekehrt. 

Förderung: 
ISSI - International Space Science Institute (2023 - 2025)
https://teams.issibern.ch/exospheresurfaceinterface/