Lead
Für viele Fragestellungen zur Untersuchung des Ursprunges und der Entwicklung unserer Planeten und planerer Kleinkörper spielt das Wissen um deren derzeitige chemische Zusammensetzung eine zentrale Rolle. Zusätzlich ist auch die Isotopenverteilung mancher chemischer Elemente von wesentlicher Bedeutung, z.B. als Zeuge für die Entwicklung des Objektes, für die Altersbestimmung eines Objektes oder als Anzeichen eines eventuellen biologischen Ursprungs des untersuchten planetaren Materials. Sowohl Messungen von Bodenmaterial wie auch der Atmosphäre sind notwendig.

Lay summary

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts 

Zur Erforschung der Merkuratmosphäre haben wir ein Massenspektrometer entwickelt, welches auf der Raumsonde BepiColombo/ESA seit 2018 zum Merkur unterwegs ist, und die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre messen wird. Aus diesen Daten werden wir mit Hilfe unseres Atmosphärenmodels die chemische Zusammensetzung des Merkurbodens ermitteln. Merkur, als innerster Planet, und mit einer sehr alten Oberfläche, ist ein wichtiger Informant für die Entstehungsgeschichte der terrestrischen Planeten.  

Zur Erforschung von Jupiters Eismonden entwickeln wir ein hochempfindliches Massenspektrometer für die Atmosphären von Europa, Ganymed und Kallisto. Der Start der Raumsonde JUICE/ESA ist für 2022 angesetzt. Diese Monde sind gemeinsam mit Jupiter aus der ursprünglichen protosolaren Gas- und Staubscheibe entstanden, haben sich jedoch chemisch anders entwickelt als Jupiter, was Rückschlüsse auf den Entstehungsprozess dieser Monde und die ursprüngliche Gas- und Staubscheibe erlaubt. 

Wir entwickeln kompakte Laserablations Massenspektrometer für den Einsatz auf Raumsonden die für eine Landung auf planetaren Körpern vorgesehen sind. Zwei solche Instrumente bauen wir für die Luna-Resurs und Luna-Glob Mission. Diese Instrumente führen autonom chemische Analysen von Material von der Oberfläche und dem nahen Untergrund durch, sowie die Bestimmung von deren Isotopenverteilung (z.B. Bleiisotope zur Altersbestimmung des Gesteins oder Schwefelisotope für potentielles biologisches Material). Durch die Kombination von Messungen der chemischen Zusammensetzung und ausgewählten Isotopen soll der Nachweis Mikroben in Bodenproben, z.B. auf der Marsoberfläche, ermöglicht werden. 

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Unsere Arbeit wird neue Informationen über die chemische Zusammensetzung des polaren Mondbodens liefern, dessen flüchtiges Material erfassen (Wasser, Methan, ...) welches im Oberflächengestein enthalten ist und quantifizieren. Durch die Entwicklung von leistungsstarken und sehr kompakten wissenschaftlichen Instrumenten, ist deren Anwendung für die Feldforschung auf der Erde denkbar, wo portable, also sehr kompakte Geräte gefragt sind.