Interazione del Vento Solare con i Corpi del Sistema Solare progetto SERENA: Search for Exospheric refilling and Emitted Neutral Abundances

Le interazioni avvengono attraverso Il Sistema Solare è immerso nell’atmosfera solare, che si espande formando il vento solare. Quindi ogni corpo al suo interno interagisce con questo vento. Le interazioni avvengono attraverso Campo Magnetico Atmosfera Superficie Esosfera

Interazione vento solare - magnetosfera Deformazione Riconnessione dove il campo planetario è antiparallelo al campo interplanetario Penetrazione del plasma e circolazione nella magnetosfera => formazione di correnti Il plasma che raggiunge le zone più interne può interagire con l’esosfera, l’atmosfera o la superficie

Processi che interessano l’interazione : 1) Charge-exchange Exosphere Planet/atmosphere ENA Processo di perdita e di arricchimento Solar wind Charge-exchange

Processi che interessano l’interazione: 2) Ion sputtering/implanting Atmosphere/Surface Processo di perdita e di arricchimento Directional neutral Solar wind Ion Sputtering

Processi che interessano l’interazione: 3) Pick-up ions Atmosphere Planet Pick-up ion Processo di perdita Solar wind

Nel Sistema Solare ci sono corpi con diverse caratteristiche che interagiscono in modo diverso: Terra e Giove -> campo magnetico ed atmosfera Mercurio -> campo magnetico e superficie Venere e Marte -> atmosfera Luna, comete-> superficie

Mercurio BepiColombo (2013) Pianeta più vicino al Sole Lenta rotazione e orbita molto eccentrica Debole campo magnetico dipolare Presenza di un esosfera in assenza di atmosfera Forti asimmetrie giorno-notte per temperatura, composizione esosferica e configurazione del campo magnetico BepiColombo (2013)

Studi e simulazioni dell’ambiente di Mercurio In collaborazione con l’Università di Berna (Svizzera) e l’Università di Graz (AU) si è studiata la penetrazione nella parte giorno del vento solare tramite la regione delle cuspidi e l’interazione di questo con la superficie planetaria tramite ion-sputtering [Massetti et al., Icarus, 2003]

Studi e simulazioni dell’ambiente di Mercurio In collaborazione con il CNRS (F) si è simulata la circolazione del vento solare penetrato dalla zona giorno e la produzione di neutri per scambio di carica o per ion sputtering dalla superficie [Mura et al.,submitted to Icarus]

Studi e simulazioni dell’ambiente di Mercurio In collaborazione con il CNRS (F) si è simulata la circolazione degli atomi pesanti generati per ion sputtering e successiva fotoionizzazione. Quindi si è stimata la produzione di neutri per ion sputtering di “seconda generazione” [Delcourt et al., Ann. Geophys., 2003].

Studi e simulazioni dell’ambiente di Mercurio In un quadro di collaborazioni internazionali (es.: SWRI e APL (USA), CESR e CNRS (Francia), Università di Berna (Svizzera), Università di Graz (Austria), FMI (Finlandia), IRF (Svezia),…) si sta preparando un lavoro di review sull’esosfera di Mercurio e la sua interazione con la magnetosfera e con la superficie planetaria per la rivista Space Science Reviews.

Venere Venus Express (2005) Pianeta di tipo terrestre interno Lenta rotazione retrograda Assenza di campo magnetico Atmosfera densa Alte temperature al suolo Venus Express (2005)

Studi e simulazioni dell’ambiente di Venere E’ stata avviata una collaborazione con l’Università di Graz (AU) che prevede uno scambio di studenti PHD per studiare l’esosfera di Venere e per implementare un programma che simula la generazione dell’esosfera planetaria, già utilizzato per Mercurio.

Marte Mars Express (arrivo Dicembre 2003) Pianeta di tipo terrestre Assenza di campo magnetico dipolare ma presenza di campi magnetici superficiali Atmosfera Mars Express (arrivo Dicembre 2003)

In collaborazione con l’FMI (Finlandia) si sono effettuate simulazioni del segnale di neutri energetici generati per scambio di carica per valutare l’outgassing rate del satellite Phobos, [Mura et al., JGR, 2003]. Panel A): Pseudo-color map of the ENA differential flux, function of the elevation and azimuth angle, if only Mars exosphere was present. The dashed line represents Mars’ obstacle boundary. Panel B): Same as A), if only Phobos torus-halo was present. Panel C): Overall ENA image resulting from the superposition of A) and B). The flux is integrated over all energy from 1 eV to 2 keV. The spheres in the box show an equatorial view of the relative positions of Mars (red), Phobos (blue), and the vantage point (gray); the sun is up.

Jupiter Polar Orbiter (2009) Giove Primo pianeta gassoso dalla grande massa Forte rotazione Forte campo magnetico dipolare (20000 volte quello terrestre) Atmosfera densa Jupiter Polar Orbiter (2009)

Le ultime missioni verso Giove (Galileo, Cassini, …) hanno evidenziato emissione nel visibile, nell’IR, nell’ultravioletto e nei raggi X dalle regioni polari simili alle Aurorae terrestri. L’emissione aurorale sembra essere correlata anche a materiale emesso da Io che ionizzato spiraleggia lungo le linee del campo magnetico e precipita sull’atmosfera Gioviana. Cassini, per la prima volta, ha osservato emissione di particelle neutre ad alta energia generate per scambio di carica provenienti sia dalle regioni polari sia dalle zone equatoriali intorno all’orbita di Io.

Concludendo Perché lo studio dell’interazione col vento solare è importante ? Per la Terra questo è fondamentale per le attività umane e tecnologiche. Per gli altri pianeti l’interazione con il vento solare ha spesso giocato un ruolo primario nell’evoluzione. Un confronto con situazioni diverse può aiutarci a capire la storia passata o il futuro del nostro pianeta.

Grazie per l’attenzione