Interactions of weakly or non-magnetized bodies with solar system plasmas: Mars and the moons of Saturn

Roussos, Elias

Die Wechselwirkung von schwach oder nicht magnetisierten Planeten und Monden mit dem Sonnenwind sowie mit magnetosphärischen Plasmen wurde beim Mars und bei den Monden des Saturn untersucht. Für den Mars basiert die Analyse auf Daten des ASPERA-3 Instruments auf Mars-Express, während bei den Eismonden des Saturn Daten von MIMI/LEMMS, einem Instrument auf Cassini, verwendet wurden. Die Analyse der Messdaten wurde durch numerische Plasma-Simulationen mithilfe eines Hybrid-Codes unterstützt. Die Untersuchungen dieser Systeme hat zu einer Reihe interessanter Ergebnisse geführt: (a) Es konnten Plasma-Momente gewonnen werden, mit deren Hilfe die Wechselwirkung zwischen der Mars-Ionosphäre und dem Sonnenwind charakterisiert werden kann. Die asymmetrische Struktur der Wechselwirkungsregion resultiert zum Teil aus Krustenfeldern. (b) Die Absorption hochenergetischer magnetosphärischer Teilchen durch Saturns Eismonde wurde untersucht. Einbezogen wurde die Dynamik der Teilchen in den Strahlungsgürteln. Eine Ähnliche Methode wurde verwendet, um Ringe und Staubstrukturen in der Saturn-Magnetosphäre zu studieren. (c) Die Wechselwirkung eines inerten Mondes mit dem magnetosphärischen Plasma wurde mittels dreidimensionaler Hybrid-Simulationen untersucht. Die Plasmadynamik auf der Schweifseite wurde mit einem einfachen Modell für Plasmaexpansion in einem Vakuum verglichen.

The interaction of weakly or non-magnetized planets and moons with the solar wind as well as with a magnetospheric plasma have been studied at Mars and the moons of Saturn using plasma data from the ASPERA-3 instrument onboard Mars Express and energetic charged particle measurements at the moons of Saturn from the MIMI/LEMMS instrument aboard Cassini, respectively. Data analysis was complemented by hybrid plasma simulations. A series of results have been obtained from the study of each individual system: (a) Plasma moments have been extracted for the martian space environment and moment maps that describe the planet's interaction with the solar wind have been constructed. Asymmetries in the global magnetospheric configuration resulting from the planet's crustal magnetic anomalies have also been investigated. (b) The evolution of energetic particle depletions caused by Saturn's icy moons have been analysed with respect to Saturn's radiation belt dynamics. Similar depletions have also been considered for the detection and the physical characterization of rings and dust structures at Saturn. (c) The physics of plasma absorbing interactions at Saturn have been studied with a three dimensional hybrid plasma simulation code, and the "plasma expansion into the vacuum" problem has been analysed in the subsonic regime.

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Roussos, Elias: Interactions of weakly or non-magnetized bodies with solar system plasmas: Mars and the moons of Saturn. 2008.

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