m Rahmen der ESA-Mission Mars Express werden Energie- und Fluss-Verteilungen planetarer energetischer Wasserstoff-Atome nahe dem Mars bei minimalen und maximalen Sonnenwind Bedingungen untersucht. Neuere Arbeiten zeigen, dass die Verteilung energetischer Neutral-Atome in der Umgebung des Mars charakterisiert wird durch Partikel, die ihren Ursprung im Sonnenwind haben sowie durch eine zweite Partikelpopulation, die von der Atmosphäre des Planeten stammt.

Diese Studie steht in Verbindung mit der Untersuchung des Ausmaßes an Wasser auf dem Planeten, da planetare Wasserstoff-Atome ihren Ursprung in der Oberfläche und unterirdischen Eis Reservoirs haben. Nach der Verdunstung von der Oberfläche des Mars erreicht der Wasserdampf die obere Atmosphäre, wo solare UV Strahlung die Moleküle in Wasserstoff und Sauerstoff Atome aufspaltet, die ionisiert und vom Sonnenwind vom Planeten weg erodiert werden können. Ein Test-Partikel-Model, dass die Bewegung der Teilchen in externen elektrischen und magnetischen Feldern berücksichtigt, findet hierzu Verwendung.

Man findet, dass nach der Umwandlung eines neutralen H-Atoms planetaren Ursprungs in ein Ion durch Ladungstransfer mit Sonnenwind-Partikeln, durch solares UV-Licht oder durch Kollision mit Elektronen das Teilchen auf größere Höhen und Energien durch das interplanetare magnetische Feld beschleunigt wird. Dann leitet der Sonnenwind Plasma Fluss die Teilchen rund um das planetare Hindernis. Weiters nehmen einige dieser neu geborenen planetaren Ionen teil an Ladungstransfer-Reaktionen mit Partikeln der Hochatmosphäre des Mars und werden dabei in planetare energetische Neutral-Atome transferiert. Unsere Studie zeigt, dass planetare energetische Neutral-Atome ihren Ursprung nahe des Planeten haben und außerhalb von etwa einem halben Mars-Radius vernachlässigbar sind (siehe Abbildung). Von Bedeutung ist, dass wir zeigen können, dass der Energetic Neutral Atoms Analyser an Bord der Mars Express Sonde durch eine sorgfältige Analyse der Partikelenergien die beiden Wasserstoff Partikel-Populationen - die planetaren Ursprungs und die vom Sonnenwind stammenden - unterscheiden kann. Diese Separation ist wichtig für Studien der Evolution der Marsatmosphäre und des verbleibenden Wassers am Mars.