Forschungsbericht 1995-96
	Institut für Planetologie Wilhelm-Klemm-Straße 10 48149 Münster Tel.: (0251) 83 - 3 34 96 Fax (0251) 83 - 3 63 01 Geschäftsf. Dir. Prof. Dr. T. Spohn

Forschungsschwerpunkte 1995 - 1996 Fachbereich 19 - Geowissenschaften Institut für Planetologie Planetenphysik (Prof. Dr. T. Spohn, Dr. K. Seiferlin, Dr. V. Steinbach, Privatdozent Dr. D. Wolf)

Die Wärmeleitfähigkeit von porösen Eis-Staub-Mischungen:
Neue Meßverfahren und Modelle

H₂O-Eis- und Eis-Staub-Mischungen sind auf vielen Körpern im Sonnensystem zu finden. So bestehen die meisten der Monde der Riesenplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun sowie die Kometenkerne aus Eis-Staub-Mischungen. Mit einem gegenüber dem vorigen Bericht weiterentwickelten Meßverfahren wurden Messungen der Wärmeleitfähigkeit poröser Wassereisproben und Staubschüttungen unter Weltraumbedingungen durchgeführt. Das Verfahren erwies sich als außergewöhnlich präzise und schnell im Vergleich zu bisher eingesetzten Methoden und kann ohne großen Aufwand direkt und ohne Probenentnahme im untersuchten Medium eingesetzt werden. Insbesondere ist es gut geeignet, um an der Oberfläche von Kometenkernen oder Planeten und Satelliten mit einer porösen Oberfläche Messungen der thermischen Parameter durchzuführen. Die gewonnenen Ergebnisse wurden mit theoretischen Abschätzungen verglichen und benutzt, um Modelle zur thermischen Entwicklung von Kometen zu überprüfen und weiterzuentwikkeln. So wurde erstmals ein zweidimensionales Modell unter Einbeziehung von Gefügeveränderungen entwickelt. Damit kann nun die Evolution von Kometenkernen unter Einbeziehung der Rotation, der Drehung um die Sonne sowie aller wichtigen Wärmeleitungsprozesse untersucht werden. Der Einfluß von Wärmetransport durch in den Poren strömendes Gas wurde verglichen mit der Zunahme von Festkörperwärmeleitung durch Gefügeveränderungen. Ein zweites, ebenfalls zweidimensionales Modell untersucht das Verhalten einer zylindrischen Thermalsonde, die senkrecht etwa 50 cm tief in den Kometenboden eindringen soll. Dabei wurden insbesondere die durch die Sonde selbst verursachten Störungen auf die Temperaturverteilung in ihrer Nähe und somit die zu erwartenden Ergebnisse modelliert, um eine möglichst geschickte Auslegung der Sonde zu ermöglichen. Die experimentellen und theoretischen Vorarbeiten führten zu einem Konzept für eine Thermalsonde, die im Rahmen der ESA-Mission ROSETTA im Jahre 2003 starten, 2011 auf einem Kometen landen und dort eingesetzt werden soll.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft, Deutsche Agentur für Raumfahrtangelegenheiten

Beteiligte Wissenschaftler:

Dr. K. Seiferlin, Prof. Dr. T. Spohn (Leiter), Dr. N. I. Kömle (Institut für Weltraumforschung, Graz)

Kooperationen:

Veröffentlichungen:

Seiferlin, K., T. Spohn, J. Benkhoff (1995): Cometary ice texture and the thermal evolution of comets. Adv. Space Res. 15, (10)35-(10)38.

Seiferlin, K., N.I. Kömle, G. Kargl, T. Spohn (1996): Line heat source Measurements of the Thermal Conductivity of Porous H₂O Ice, CO₂ Ice and Mineral Powders under Space Conditions, Planet. Space Sci., 44, 7, 691-704

Kömle, N.I., G. Kargl, K. Seiferlin, K. Thiel (1996): Thermal Properties of Cometary Ices and Sublimation Residua including Organics, Planet. Space Sci., 44, 7, 675-689

Seiferlin, K. (1996): Die Wärmeleitfähigkeit von porösem Eis und von Mineralstaubschüttungen, Lit Verlag Reihe Uni Press Hochschulschriften, Band 83, ISBN 3-8258-2915-4

Hagermann, A. (1996): Messung des Temperaturprofils unter der Oberfläche eines Kometenkerns: Modellrechnungen zum Experiment PEN-TP des MUPUS-Pakets, Diplomarbeit am Institut für Planetologie, Westfälische Wilhelms-Universität Münster