Utforskning av planetmiljöer i solsystemet - inför kommande rymdmissioner

Denna ansökan avser finansiering för fortsättning och utvidgning av Lorenz Roths (LR) forskning och karriär som planetforskare vid KTH:s avdelning för rymd- och plasmafysik (SPP).

Tre forskningsprojekt (A, B och C) föreslås under de tre första åren av detta karriärbidrag. Projekt A och B är en fortsättning på LR:s framgångsrika arbete med Jupiters galileiska månar. Projekt C utvidgar det nyligen finansierade arbetet med de övre atmosfärerna på isjättarna Uranus och Neptunus.

Projekt A behandlar den avgörande förståelsen av massförlusten från vulkanmånen Io. Även om Io är den bekräftade huvudsakliga materiekällan för Jupiters magnetosfär, vet man inte om och hur Ios massförlust varierar med tiden. Vi använder observationer från rymdteleskopet Hubble (HST) för att undersöka förhållandet mellan den neutrala atmosfären och den utsläppande exosfären och plasmamiljön. Dessutom utvecklar vi nya riktade observationskampanjer för att kartlägga variationen i den molekylära atmosfären och i den molekylära utsläppta materien. De nya observationerna ska utföras med nya toppmoderna teleskop.

Projekt B fokuserar på Jupiters två isiga månar Ganymedes och Europa. Som förberedelse inför den europeiska rymdorganisationen ESAs stora rymdprojekt JUICE (Jupiter ICy moon Explorer) har allt fler teoretiska simuleringsstudier av Ganymedes genomförts och publicerats de senaste åren, både om atmosfären och elektrodynamisk växelverkan. Vi utför en omfattande analys av hela samlingen av HST-bilder av Ganymedes norrsken och tar fram en tidsberoende 3D-modell av norrskenet. Denna modell möjliggör en unik separation av rumsliga och tidsmässiga egenskaper hos norrskenet och kan fungera som standardreferens för validering av de många simuleringsstudierna innan rymdfarkosten JUICE anländer till Jupiter.
Existensen av plymaktivitet på månen Europa, med potentialen att komma åt underjordiska beboeliga miljöer, är fortfarande inte bekräftad. Vi genomför en jämförande studie av alla fjärranalysmetoder som hittills har använts för att leta efter plymer och undersöka deras egenskaper. Därmed kommer vi att lära oss om Europas plymer och deras egenskaper, vilket är viktigt för planeringen inför både ESAs mission JUICE och NASAs mission Europa Clipper till månarna.

Projekt C bygger på det nyligen beviljade projektet om Uranus utsläpp av så kallade Lyman-α (Lyα) emissioner från övre atmosfären. Här föreslår vi att ansöka om nya observationer med rymdteleskopet Hubble från Uranus för att specifikt ta itu med frågan om årstidsvariationen i Uranus övre atmosfär. De nya observationerna kompletterar gamla data och spänner tillsammans över en observationsperiod på 34 år, dvs. nästan en hel sommar-vinterövergång. Dessutom analyserar vi bilder från Neptunus och föreslår nya riktade observationer. Samma observationer av båda isjättarna används för att förstå tätheter och temperaturprofiler i deras övre atmosfär (inkl likheter och skillnader mellan dem) med hjälp av strålningsöverföringsmodellering.

Fortsättningen och utvidgningen av LR:s forskning kommer att möjliggöra ett långsiktigt inrättande av en arbetsgrupp vid KTH med fokus på sökandens forskning om planeter och planetmiljöer innan de stora ESA- och NASA-missionerna till Jupiters isiga månar anländer omkring år 2030. Arbetet med isjättarna kommer att ligga till grund för att förbereda och utveckla idéer för den första specifika rymdmissionen till en (eller båda) av isjättarna i vårt solsystem, Uranus och Neptunus.