Messungen der Planetengezeiten erlauben es, wichtige Rückschlüsse auf die innere Struktur und damit die Entstehung und thermale Entwicklung von Planeten und Monden zu ziehen. Die Gezeiten-Lovezahl h2 beschreibt die radiale Oberflächenverformung durch Gezeiten. Auf dem Planeten Merkur würde eine erfolgreiche Messung von h2 die Existenz eines möglichen festen inneren Kerns beweisen und dabei helfen, seine Größe zu bestimmen. Auf Jupiters Mond Ganymed erlaubt h2 es, Rückschlüsse auf die Dicke der äußeren Eisschale zu ziehen, falls ein unterirdischer Ozean existiert. In dieser Dissertation wird eine Methode zur Bestimmung von h2 aus globalen Laseraltimetrie-Datensätzen vorgestellt. Anders als frühere Arbeiten, die die radiale zeitliche Verformung an Kreuzungspunkten bestimmten, wendet diese Methode einen globalen Ansatz an, in dem gleichzeitig für die Verformung und die globale zeitunabhängige Topografie, die mithilfe von zweidimensionalen kubischen B-Splines auf einem Plattkartengitter dargestellt wird, gelöst wird. Der erste Schritt ist eine Validierung der Methode durch eine Anwendung auf den Mond. Auf dem Mond verursachen Gezeitenkräfte eine radiale Verformung mit einem maximalen Spitze-Tal-Wert von ungefähr 25 cm, womit ihre Detektion eine große Herausforderung darstellt. Das Lunar Orbiter Laser Altimeter auf der Raumsonde Lunar Reconnaissance Orbiter hat über 7 Milliarden Entfernungsmessungen aufgenommen. Das erhaltene Ergebnis für h2 stimmt gut mit dem einer früheren Arbeit überein, wodurch die Methode validiert wird. Der zweite Schritt ist die Berechnung der erwarteten Genauigkeit der Bestimmung des h2-Werts vom Merkur durch die BepiColombo-Mission. Die Analyse unabhängiger synthetischer Datensätze des BepiColombo Laser Altimeters führt zu einer Kenngröße für die Genauigkeit von h2. Das Experiment berücksichtigt Fehler, die durch die unbekannten Eigenschaften der Merkurtopografie, die Leistung und Fehlausrichtung des Instruments, die Orbitbestimmung und Ungenauigkeiten in Merkurs Rotationsmodell verursacht werden. Die Detektion eines festen inneren Kerns ist unter allen Fehlerszenarien möglich. Im Falle optimistischer Fehlerszenarien ist es außerdem möglich, seine Größe mit einer Genauigkeit von ungefähr 150 km zu bestimmen, wenn der Kern größer als 800 km ist. Die Hauptfehlerquellen sind die kleinskalige Merkurtopografie und die Fehlausrichtung des Instruments. Eine weitere Anwendung der Methode ist die Bestimmung von Größen, die die planetare Rotation und Librationen beschreiben. Im Falle von Ganymed wird eine gemeinsame Bestimmung von h2 und den Amplituden ausgewählter Librationen unter Verwendung von Daten, die vom Ganymede Laser Altimeter auf der Raumsonde Jupiter Icy Moons Explorer aufgenommen werden, es erlauben, hinreichend starke Rückschlüsse auf diese Parameter zu ziehen, um die Existenz eines unterirdischen Ozeans zu beweisen, und wertvolle Einblicke in die Eigenschaften der äußeren Eisschale liefern. Eine zukünftige Anwendung der in dieser Dissertation vorgestellten Methode auf Daten, die die Raumfahrtmissionen BepiColombo und Jupiter Icy Moons Explorer aufnehmen werden, wird signifikant zu unserem geophysikalischen Verständnis von Merkur und Ganymed beitragen.


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    Titel :

    Extracting tides from laser altimetry observations: a global approach


    Weitere Titelangaben:

    Extraktion von Gezeiten aus Laseraltimetriebeobachtungen: ein globaler Ansatz


    Beteiligte:
    Thor, Robin N. (Autor:in) / Technische Universität Berlin (Gastgebende Institution)

    Erscheinungsdatum :

    2020



    Medientyp :

    Sonstige


    Format :

    Elektronische Ressource


    Sprache :

    Englisch



    Klassifikation :

    DDC:    629 / 520




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