Projekt P7: Laserbasierte Simulationen von Hochgeschwindigkeitskollisionen und strukturelle Zustände des Staubs in Trümmerscheiben (IGW/IAP/Jena)

Zusammenfassung

Fernbeobachtungen im Infrarot belegen, dass Trümmerscheiben bedingt durch µm-große Staubteilchen eine erhöhte thermische Emission aufweisen. Der Strukturzustand und die Emissionscharakteristik der Staubmaterie werden durch Kollisionen zwischen diesen Teilchen und die Einstrahlung des Sonnenwinds (so genannte Raumverwitterung) bestimmt. Ziel dieses Projekts ist es, diese Strukturänderungen mit Hilfe von Laserexperimenten an relevanten Staubmaterialien zu simulieren und anschließend mit hochauflösenden elektronenmikroskopischen und spektroskopischen Methoden zu charakterisieren. Auf der Basis dieser Daten können wir die Modelle von Tümmerscheiben verbessern und ein verbessertes Verständnis der Beobachtungsdaten von Trümmerscheiben erzielen. Erste Vorarbeiten belegen eindrucksvoll die Machbarkeit des experimentellen Ansatzes. Olivin zeigte in Experimenten mit direkter Lasereinstrahlung typische Stoßwelleneffekte (planare Brüche und c Versetzungen) und Raumverwitterungsphänomene (Verglasung und Bildung von nano-Eisen). In diesem interdisziplinären Projekt sollen die experimentellen Anordnungen optimiert und kalibriert werden, um systematische Versuchsserien mit variablen Druck-Temperatur-Zeit-Bedingungen an planetologisch relevanten Mineralen (Olivin, Pyroxen, Troilit, FeNi-Phasen) durchführen zu können. Der Einsatz von hochauflösender Transmissionselektronenmikroskopie ist für den Nachweis und die Charakterisierung der erzeugten Defekte zwingend erforderlich. Das Projekt ist komplementär zu P6, da andere Methoden eingesetzt und unterschiedliche Materialien und Parameterbereiche untersucht werden. Die Erkenntnisse werden in P1, P2 und P3 genutzt.