MARC

 008260126s2024        us                              c    eng  d
■001000017360609
■00520260202105555
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798265402684
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32315863
■035    ▼a(MiAaPQ)GeorgiaTech75194
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a546.223
■1001  ▼aAddison,  Peter.
■24510▼aInfluence  of  Magnetic  Field  Line  Draping  on  Charged  Particle  Irradiation  of  Europa's  Surface  Ice
■260    ▼a[Sl]▼bGeorgia  Institute  of  Technology▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a337  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-05,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Simon,  Sven;Liuzzo,  Lucas.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Georgia  Institute  of  Technology,  2024.
■520    ▼aEuropa,  the  smallest  of  the  Galilean  moons  of  Jupiter,  orbits  within  its  parent  planet's  inner  magnetosphere.  When  the  Galileo  spacecraft  visited  Europa  in  the  late  1990s,  its  magnetometer  measured  signatures  consistent  with  a  secondary  magnetic  field  centered  at  the  moon.  Subsequent  spacecraft  flybys  indicated  that  the  orientation  of  this  magnetic  field  changed  periodically  with  time,  indicating  that  the  field  was  not  generated  internally  via  a  dynamo  mechanism  (similar  to  Earth),  but  was  rather  induced  by  the  time-varying  magnetic  field  of  Jupiter.  It  was  found  that  such  an  induced  field  could  only  be  generated  by  a  highly-conducting,  liquid  water  layer  locked  beneath  the  moon's  icy  crust.  The  presence  of  this  subsurface  ocean  has  since  made  Europa  one  of  the  most  promising  locations  in  the  solar  system  to  search  for  extraterrestrial  life.  The  interface  between  the  subsurface  ocean  and  rocky  core  likely  constitutes  an  environment  similar  to  where  life  formed  on  the  early  Earth:  a  warm,  chemically-rich  region  with  plentiful  water.  Analysis  of  the  ocean  is,  however,  thwarted  by  the  10s  to  100s  of  kilometer  thick  ice  shell  under  which  it  in  encased.  Until  the  technological  capability  exists  to  place  a  spacecraft  on  the  surface  which  can  drill  through  the  ice  and  sample  the  ocean,  investigation  of  the  ocean  is  limited  to  any  hints  left  on  the  surface.  Unfortunately,  the  moon's  surface  is  exposed  to  a  harsh  radiation  environment.  At  its  location  within  Jupiter's  inner  magnetosphere,  Europa  is  located  within  a  region  of  dense,  energetic  magnetospheric  plasma  which  hammers  down  on  the  surface.  This  charged  particle  bombardment  makes  the  upper  surface  uninhabitable  to  any  organic  signatures,  drives  surface  chemistry,  generates  the  moon's  dilute  exosphere  by  ejecting  neutral  material  from  the  surface,  and  is  potentially  harmful  to  spacecraft.  Characterizing  the  intensity  and  spatial  distribution  of  this  charged  particle  irradiation  is  therefore  critical  not  only  to  understanding  the  evolution  of  Europa's  surface  and  exosphere,  but  is  also  of  utmost  importance  to  spacecraft  safety.The  impact  locations  of  charged  magnetospheric  particles  onto  Europa's  surface  is  determined  by  the  dynamics  of  these  particles  both  in  Jupiter's  global  magnetosphere  and  in  the  moon's  local  electromagnetic  fields.  The  dense  plasma  within  Jupiter's  equatorial  plasma  sheet  continually  washes  over  Europa's  orbital  trailing  hemisphere.  This  flowing  plasma  interacts  with  the  induced  field  from  Europa's  subsurface  ocean,  as  well  as  electric  currents  within  the  moon's  ionosphere,  drastically  warping  the  background  Jovian  field.  These  perturbations  to  the  electromagnetic  fields  are  highly  complex,  as  they  are  coupled  to  the  dynamics  of  the  plasma,  which  are  in  turn  coupled  to  the  geometry  of  the  local  electromagnetic  fields.  Previous  studies  of  ion  and  electron  irradiation  at  Europa  have  not  considered  the  effects  of  these  perturbations  to  the  Jovian  electromagnetic  fields  when  calculating  bombardment  patterns  onto  the  moon.  Such  perturbations  may  deflect  particles  and  shield  the  moon's  surface,  or  focus  irradiation  onto  regions  which  previous  studies  have  determined  to  be  relatively  "safe".In  order  to  develop  a  comprehensive  picture  of  magnetospheric  particle  irradiation  at  Europa  and  its  effect  on  the  surface,  we  combine  a  three-dimensional  hybrid  model  of  the  moon's  perturbed  electromagnetic  environment  with  a  relativistic  particle  tracer  in  order  to  map  how  the  field  perturbations  affect  the  irradiation  patterns.  Once  the  particles  impact  the  surface,  we  calculate  the  resultant  sputtering  rates  of  neutral  material  and  the  average  column  density  of  the  moon's  exosphere.  In  order  to  understand  the  time-variability  of  these  processes,  we  calculate  these  quantities  at  several  different  points  during  a  rotation  period  of  Jupiter.  We  also  average  these  results  in  order  to  calculate  the  irradiation  patterns  on  geologic  time  scales.  Finally,  we  compare  out  results  to  observations  of  the  surface  and  exosphere  by  telescopes  such  as  the  Hubble  Space  Telescope  and  in-situ  spacecraft  such  as  Galileo.  We  find  that  the  electromagnetic  field  perturbations  substantially  reshape  particle  irradiation  patterns  at  Europa,  that  exogenic  particle  irradiation  is  likely  the  source  of  sulfuric  compounds  detected  on  the  surface,  and  that  ions  and  electrons  make  similar  contributions  to  energy  deposition  and  sputtering  from  the  surface,  in  contrast  to  predictions  from  previous  models  which  utilized  uniform  electromagnetic  fields.  This  information  will  be  pivotal  to  Europa  science  and  spacecraft  safety  in  the  coming  decades,  especially  in  support  of  the  Europa  Clipper  and  JUICE  spacecraft,  both  set  to  arrive  at  the  Jupiter  system  in  the  early  2030s.
■590    ▼aSchool  code:  0078.
■650  4▼aSulfuric  acid
■650  4▼aHydrogen
■650  4▼aPlasma
■650  4▼aJupiter
■650  4▼aEnergy
■650  4▼aFlow  velocity
■650  4▼aElectromagnetism
■650  4▼aCharged  particles
■650  4▼aMagnetic  fields
■650  4▼aElectric  fields
■650  4▼aAtomic  physics
■650  4▼aFluid  mechanics
■650  4▼aElectromagnetics
■690    ▼a0791
■690    ▼a0748
■690    ▼a0204
■690    ▼a0607
■71020▼aGeorgia  Institute  of  Technology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-05B.
■790    ▼a0078
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360609▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books