Institut für Astro- und Teilchenphysik

Mag. Gernot Grömer
 

Altersbestimmung von planetaren Oberflächen mittels Impakt-Datierung

(Beginn 13.10.2008 Projektende 31.12.2008)

Abschlussbericht 

Projektziel 

Eine der wichtigsten Methoden zur Altersbestimmung von festen planetaren Oberflächen ist die statistische Analyse der Einschlagskrater (Morphologie, Flächendichte und Größenverteilung). Die zu erstellende (online-) Software soll den Studenten die Mechanismen die zu charakteristischen Verteilungsmustern führen visualisieren und sie befähigen, eine erste, vereinfachte Einschätzung des Oberflächenalters und den zugrundeliegenden Phänomenen (Atmospheric screening, Early Bombardement, Rampart-Cratering, Crater-clustering, Kraterketten, Terrain softening,...) qualitativ und semiquantitativ durchzuführen und mit realen Beispielen von Planeten und Monden zu vergleichen. 

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Zielgruppe

Teilnehmer der Planetologie-bezogenen Lehrveranstaltungen (Studenten im 1.-6. Semester, ca. 50% Physik-Studenten, 50% sonstige Fächer (Mathematik, Informatik, Geophysik, Geologie...))


Methode

Präsenz-Modul(e)

  • Einführung 1: Nach der theoretischen Vorbereitung zur Entstehungsmechanismen von Einschlagkratern (Phänomenologie von Hochgeschwindigkeitsimpakten) und –je nach Zeitbudget- einem kleinen einführenden Versuch (praktische Demonstration von Impaktstrukturen wie Auswurfstrahlen oder Tiefe-Durchmesserverhältnisse).
  • eLearning: Entwicklung einer planetaren Oberfläche unter verschiedenen Impaktszenarien bis zur Sättigungsgrenze in 2d (bzw. optional 3d (Kratertiefe) ?)
  • Einführung 2: Inverser Prozess: gegebene Oberfläche – wie nimmt man eine Kraterzählung vor; Eichkurven (Hartmann & Neukum-Methode, Kraterisochronen)
  • eLearning: Auszählung eines bestehenden Bildes und rechnergestützte Berechnung des Oberflächenalters (damit wird auch der Einfluss des Binnings und großer Krater anschaulich gemacht).
  • Einführung 3: Spezielle Kratertypen (Präsenz-Vorstellung von speziellen Kratertypen: Kraterketten, Rampart-Krater, ..), R-Wert (Knick in Durchmesserverteilung aufgrund von atmospheric screening)
  • eLearning: Demonstration einer realen Oberfläche: Diskussion von ausgewählten Oberflächen des Sonnensystems im Vergleich.
  • Abschluss: Diskussion der Genauigkeiten und beeinträchtigende Faktoren (Limitation mangels Absolutmessungen (Radiometrie von Apollo), etc..), alternative Methoden und deren Limitationen (Migration, aeolische Einflüsse,...)


Modul für Selbststudium und Vertiefung

  • Multiple-Choice Quiz mit verschiedenen Kratertypen
  • Weiter (2-3) Übungsbeispiele mit realen Oberflächen zur Altersbestimmung

 

Mehrwert für die Lehre

Studentengerechte Übungen zur Kraterdatierung sind bis dato meines Wissens nach nur in Buchform oder als Online-Skriptum in etwas aufwendigerer Form vorhanden, keine davon in deutscher Sprache und mit der Möglichkeit, die Rahmenparameter der Einschlagsverteilung zu variieren. Erfahrungsgemäß haben Studenten leichte Schiweirigkeiten, die einzelnen Sonderformen von Kratertypen zu differenzieren – diese Vermittlungsmethode würde die Genese der einzelnen Formen anschaulich demonstrieren und damit die Entstehungsphysik der Morphologie verdeutlichen.

Die angewandte Kraterisochronenmethode ist zwar vereinfacht, dürfte aber die Studenten befähigen, auch bei neu zu bestimmenden planetaren Oberflächen eine orientierende Auswertung vornehmen zu können.

Die Diskussion von komplementären Altersbestimmungstechniken soll die Teilnehmer der LVA befähigen, die Diskussion bei aktuellen Raumfahrt-Projekten (vor allem auf die Mars-, Merkur- und Mondmissionen der nächsten 15 Jahre) verfolgen zu können.

Prinzipiell ist diese eLearning-Idee auch für Bildungsprojekte ausserhalb des regulären Unterrichtes einsetzbar (Junge Universität, Lange Nacht der Forschung etc...), bzw. ist auch eine begrenzte Diffusion der Materialien –bei Wahrung der Verwertungsrechte bei der Universität Innsbruck- in anderen österreichischen Universitäten ermöglicht werden.

 

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