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Maps of solar wind plasma precipitation onto Mercury's surface: a geographical perspective

Lavorenti, Federico und Jensen, Elizabeth A. und Aizawa, Sae und Califano, Francesco und D'Amore, Mario und Domingue, Deborah L. und Henri, Pierre und Lindsay, Simon und Raines, Jim M. und Savin, Daniel Wolf (2023) Maps of solar wind plasma precipitation onto Mercury's surface: a geographical perspective. The Planetary Science Journal, 4. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.3847/PSJ/acef15. ISSN 2632-3338.

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Offizielle URL: https://iopscience.iop.org/journal/2632-3338

Kurzfassung

Mercury is the closest planet to the Sun, possesses a weak intrinsic magnetic field and has only a very tenuous atmosphere (exosphere). These three conditions result in a direct coupling between the plasma emitted from the Sun (namely the solar wind) and Mercury’s surface. The planet’s magnetic field leads to a non-trivial pattern of plasma precipitation onto the surface, that is expected to contribute to the alteration of the regolith over geological time scales. The goal of this work is to study the solar wind plasma precipitation onto the surface of Mercury from a geographical perspective, as opposed to the local-time-of-day approach of previous precipitation modeling studies. We employ solar wind precipitation maps for protons and electrons from two fully-kinetic numerical simulations of Mercury’s plasma environment. These maps are then integrated over two full Mercury orbits (176 Earth days). We found that the plasma precipitation pattern at the surface is most strongly affected by the upstream solar wind conditions, particularly by the interplanetary magnetic field direction, and less by Mercury’s 3:2 spin-orbit resonance. We also found that Mercury’s magnetic field is able to shield the surface from roughly 90% of the incoming solar wind flux. At the surface, protons have a broad energy distribution from below 500 eV to more than 1.5 keV; while electrons are mostly found in the range 0.1-10 keV. These results will help to better constrain space weathering and exosphere source processes at Mercury, as well as to interpret observations by the ongoing ESA/JAXA BepiColombo mission.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/196794/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Maps of solar wind plasma precipitation onto Mercury's surface: a geographical perspective
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lavorenti, FedericoLaboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, Université Côte d’Azur, CNRS, Nice, France ; Dipartimento di Fisica “E. Fermi”, Università di Pisa, Pisa, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jensen, Elizabeth A.Planetary Science Institute, Tucson, AZ, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Aizawa, SaeDipartimento di Fisica “E. Fermi”, Università di Pisa, Pisa, Italy ; Japan Aerospace Exploration Agency, Sagamihara, Kanagawa, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Califano, FrancescoDipartimento di Fisica “E. Fermi”, Università di Pisa, Pisa, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
D'Amore, MarioMario.DAmore (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9325-6889NICHT SPEZIFIZIERT
Domingue, Deborah L.Planetary Science Institute, Tucson, AZNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Henri, PierreLaboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, Université Côte d’Azur, CNRS, Nice, France ; LPC2E, CNRS, Univ. d’Orléans, CNES, Orléans, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lindsay, SimonSchool of Physics and Astronomy, The University of Leicester, Leicester, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Raines, Jim M.Department of Climate and Space Sciences and Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Savin, Daniel WolfColumbia Astrophysics Laboratory, Columbia University, MC 5247, 550 West 120th Street, New York, NY 10027, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 September 2023
Erschienen in:The Planetary Science Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:4
DOI:10.3847/PSJ/acef15
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
Name der Reihe:Planetary Science Journal
ISSN:2632-3338
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mercury , solar wind, plasma
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt BepiColombo - MERTIS und BELA
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetare Labore
Hinterlegt von: Amore, Dr. Mario
Hinterlegt am:09 Jan 2024 08:57
Letzte Änderung:29 Jan 2024 12:37

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