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Besuch im Eislabor

Was zeigen die Bilder von Mars, Komet Chury oder anderen Himmelskörper wirklich? Um eine zuverlässige Antwort zu erhalten, untersuchen Forschende an der Universität Bern die optischen Eigenschaften von Staub-Eis-Gemischen, wie sie auf Planeten- oder Kometenoberflächen vorkommen. Werfen Sie einen Blick in ihr Labor.

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Überraschende Hilfsmittel

Ravit Helled


Eis ist in unserem Sonnensystem und darüber hinaus allgegenwärtig. „Auf oder unter der Oberfläche von Planeten und Kometen kann Eis dynamische Vorgänge auslösen – einen Ausstoss, einen Fliessprozess oder eine eigentümliche Gestaltung von eisigen Oberflächenmaterialien", erklärt Antoine Pommerol, Mitglied der „Planetary Imaging Group“ an der Universität Bern: „Unser Ziel ist es, diese Prozesse zu untersuchen.“ Um Weltraumbedingungen zu simulieren, verwenden die Forschenden überraschende Hilfsmittel. „In einem Eislabor finden Sie immer einen Föhn, um beschlagene Gläser zu reinigen“, sagt Antoine Pommerol: „In unserem Labor benützen wir sogar einen Föhn für Hundehaare, der sich für unsere Zwecke besonders gut eignet.“

Simulationskammer


In der Mitte des schwarzen Zylinders befindet sich eine Kammer mit einem Durchmesser von 30 cm und einer Höhe von 32 cm. Dort platzieren die Forscher die Proben, zum Beispiel vulkanische Erde aus Hawaii, die dem Marsboden ähnelt, oder eine Staub-Eis-Probe als Kometenanalog. Mit Hilfe von Flüssigstickstoff und Vakuumpumpen schaffen sie Bedingungen, vergleichbar mit der Situation auf dem Mars oder im Weltraum mit sehr niedrigen Temperaturen und Drücken. Eine Xenonlampe simuliert das Licht der Sonne. Oberhalb des Zylinders ist eine Kamera installiert und an einem seitlichen Arm kann ein Mikroskop befestigt werden. Mit diesen Instrumenten untersuchen die Wissenschaftler die zeitliche Entwicklung der Proben.

Eisproduktion


Die weisse Maschine mit ihrem langen Kunststoffschlauch wurde eigentlich für die Behandlung von Pferden mit Asthma entwickelt. Es handelt sich um einen Inhalator, der Wasser und Medikamente vernebelt, um die Atemprobleme der Tiere zu lindern. „Das Gerät arbeitet mit Ultraschall und produziert sehr feine Wassertropfen, welche die ideale Grundlage für unser Eis bilden", sagt Antoine Pommerol: „Wir wollen Eisproben auf eine reproduzierbare Art und Weise herstellen.“ Die Arbeit mit Eis ist schwierig, weil es sich sehr schnell entwickelt. Aber die Berner Forscher sind so geschickt, dass sie sogar andere Labore mit ihren Proben beliefern.

Radiometer-Experimente


Der Schrank in der Mitte ist ein Gefrierschrank mit einem besonderen Interieur. Wenn man die Tür öffnet, ist es innen pechschwarz und es dauert eine Weile, bis man verschiedene Teile sieht, darunter einen kleinen Tisch mit dem Probenhalter, eine Lampe und Arme mit einem Sender und einem Empfänger. Das Experiment ist darauf ausgelegt, das reflektierte Licht einer Oberfläche in Abhängigkeit von den Einfallswinkeln zu messen. Die Art und Weise, wie eine Oberfläche Licht streut, lässt Rückschlüsse auf deren Eigenschaften zu, beispielsweise wie rau sie ist oder wie gross die Partikel sind.

Mikroskop


„Das Mikroskop erlaubt eine quantitative Interpretation, wie sich die Tausenden von Partikeln in einer Probe entwickeln", erklärt Antoine Pommerol. Mikroskopische Bilder von Wasserfrost über simuliertem Marsboden zeigen zum Beispiel, wie Frost und Substrat interagieren. Die Simulation von Frostprozessen auf dem Mars wird dazu beitragen, solche Vorgänge auf Bildern zu erkennen, welche die Berner Marskamera CaSSIS liefert. Diese befindet sich an Bord der ESA-Sonde TGO in einer Umlaufbahn um den Mars.Mehr Informationen über das Eislabor: http://pig.space.unibe.ch/science/lossy.html

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