Seit dem Abschluss des Apollo-Programms in den frühen 1970er Jahren träumen Menschen auf der ganzen Welt von dem Tag, an dem wir zum Mond zurückkehren und dort bleiben könnten. Und in den letzten Jahren nehmen jedoch konkrete Vorschläge für eine Mondsiedlung Gestalt an. Infolgedessen wurde viel Aufmerksamkeit und Forschung darauf gerichtet, ob der Mond einheimische Wasserquellen hat oder nicht.
Dank Missionen wie Chandrayaan-1 und der Mondaufklärer-Orbiter (LRO) wissen Wissenschaftler, dass es auf dem Mond riesige Mengen an Oberflächeneis gibt. Jedoch nach a neue Studie haben Forscher der Brown University Beweise für weit verbreitetes Wasser in vulkanischen Ablagerungen auf der Mondoberfläche gefunden. Diese Ergebnisse könnten darauf hinweisen, dass es auch im Inneren des Mondes riesige Wasserquellen gibt.
Für ihre Studie – mit dem Titel „ Fernerkennung von weit verbreitetem indigenem Wasser in pyroklastischen Ablagerungen auf dem Mond “ – Die Brown-Forscher Ralph E. Milliken und Shuai Li kombinierten Satellitendaten mit neuen thermischen Profilen, um nach Anzeichen von Wasser abseits der Polarregionen zu suchen. Dabei adressierten sie eine seit langem bestehende Theorie über die Wahrscheinlichkeit von Wasser im Inneren des Mondes sowie die vorherrschende Theorie der Mondentstehung.
Mondkrater, aufgenommen vom Moon Mineralogy Mapper der NASA. Bildnachweis: SRO/NASA/JPL-Caltech/USGS/Brown Univ.
Wie bereits erwähnt, wissen Wissenschaftler seit Jahren, dass es in den Polarregionen des Mondes große Mengen an gefrorenem Wasser gibt. Gleichzeitig haben Wissenschaftler jedoch festgestellt, dass das Innere des Mondes vor Milliarden von Jahren an Wasser und anderen flüchtigen Verbindungen aufgebraucht sein muss. Dies basierte auf der weithin akzeptierten Hypothese, dass der Mond nach einem marsgroßen Objekt (genannt Theia ) kollidierte mit der Erde und schleuderte eine beträchtliche Menge Schutt auf.
Im Wesentlichen hielten die Wissenschaftler es für unwahrscheinlich, dass Wasserstoff – der zur Bildung von Wasser notwendig ist – die Hitze dieses Aufpralls überlebt haben könnte. Doch seit einem Jahrzehnt traten neue wissenschaftliche Erkenntnisse auf, die daran Zweifel aufkommen ließen. Der erste war ein 2008 Studie , wo ein Forscherteam (unter der Leitung von Alberto Saal von der Brown University) Spuren von Wasser in Proben von vulkanischem Glas entdeckte, die von der . zurückgekauft wurden Apollo 15 und Apollo 17 Missionen.
Es folgte a 2011 Studie (ebenfalls von der Brown University), die darauf hindeuteten, dass kristalline Strukturen in diesen Perlen so viel Wasser enthielten wie einige Basaltmineralvorkommen hier auf der Erde. Diese Ergebnisse waren insofern von besonderer Bedeutung, als sie nahelegten, dass Teile des Mondmantels so viel Wasser enthalten könnten wie der der Erde. Die Frage war jedoch, ob diese Ergebnisse die Norm oder eine Anomalie darstellten.
Als Milliken, außerordentlicher Professor in Browns Institut für Erd-, Umwelt- und Planetenwissenschaften (DEEPS) und der Co-Autor des Papers, zusammengefasst in einem aktuellen Pressemitteilung in Braun :
„Die Schlüsselfrage ist, ob diese Apollo-Proben die Massenbedingungen des Mondinneren repräsentieren oder stattdessen ungewöhnliche oder vielleicht anomale wasserreiche Regionen innerhalb eines ansonsten ‚trockenen‘ Mantels darstellen. Wenn wir uns die Bahndaten ansehen, können wir die großen pyroklastischen Ablagerungen auf dem Mond untersuchen, die von den Apollo- oder Luna-Missionen nie beprobt wurden. Die Tatsache, dass fast alle von ihnen Wassersignaturen aufweisen, deutet darauf hin, dass die Apollo-Proben nicht anomal sind, daher kann es sein, dass der Großteil des Inneren des Mondes nass ist.“
Eine Falschfarbenzusammensetzung der Verteilung von Wasser- und Hydroxylmolekülen über die Mondoberfläche. Bildnachweis: ISRO/NASA/JPL-Caltech/Brown Univ/USGS
Um dieses Problem zu lösen, konsultierten Milliken und Li Orbitaldaten, um vulkanische Ablagerungen auf dem Mond auf Anzeichen von Wasser zu untersuchen. Im Grunde verwenden Orbiter Spektrometer, um Licht von den Oberflächen von Planeten und astronomischen Körpern abzuprallen, um zu sehen, welche Wellenlängen des Lichts absorbiert und welche reflektiert werden. Diese Daten können daher anhand der erfassten Absorptionslinien bestimmen, welche Verbindungen und Mineralien vorhanden sind.
Es war jedoch eine ziemlich schwierige Aufgabe, diese Technik zu verwenden, um in vulkanischen Ablagerungen auf dem Mond (auch bekannt als pyroklastische Ablagerungen) nach Anzeichen von Wasser zu suchen. Tagsüber erwärmt sich die Mondoberfläche vor allem in den Breiten, in denen sich vulkanische Ablagerungen befinden. Als Milliken erklärt , Spektronomere nehmen daher neben chemischen Signaturen auch thermische Energie auf, die die Messwerte verfälschen können:
„Diese thermisch emittierte Strahlung passiert mit denselben Wellenlängen, die wir verwenden müssen, um nach Wasser zu suchen. Um also mit Sicherheit sagen zu können, dass Wasser vorhanden ist, müssen wir zunächst die thermisch emittierte Komponente berücksichtigen und entfernen.“
Um dies zu korrigieren, erstellten Milliken und Li ein detailliertes Temperaturprofil der Bereiche des Mondes, die sie untersuchten. Anschließend untersuchten sie Oberflächendaten, die von der Mondmineralogie-Mapper , dem spektrographischen Imager, der Teil der indischen Mission Chandrayaan-1 war. Anschließend verglichen sie diese thermisch korrigierten Oberflächendaten mit den Messungen, die an den Proben der Apollo-Missionen durchgeführt wurden.
Farbige Bereiche weisen auf einen erhöhten Wassergehalt im Vergleich zum umgebenden Gelände hin. Gelb- und Rottöne zeigen den reichsten Wassergehalt an. Bildnachweis: Milliken-Labor/Brown University
Sie fanden heraus, dass zuvor kartierte Bereiche der Mondoberfläche Hinweise auf Wasser in fast allen großen pyroklastischen Ablagerungen zeigten. Dazu gehörten die Ablagerungen, die sich in der Nähe der Landeplätze von Apollo 15 und 17 befanden, wo die Mondproben entnommen wurden. Daraus stellten sie fest, dass diese Proben von Natur aus nicht anomal waren und dass Wasser über die Mondoberfläche verteilt ist.
Darüber hinaus könnten diese Ergebnisse darauf hinweisen, dass auch der Mantel des Mondes wasserreich ist. Diese Ergebnisse sind nicht nur eine gute Nachricht für zukünftige Mondmissionen und den Bau einer Mondsiedlung, sondern könnten auch zu einem Umdenken über die Entstehung des Mondes führen. Diese Forschung war Teil der Doktorarbeit von Shuai Li – einem kürzlichen Absolvent der University of Brown und Hauptautor der Studie. Als er sagte über die Ergebnisse der Studie :
„Die zunehmenden Beweise für Wasser im Inneren des Mondes deuten darauf hin, dass Wasser irgendwie überlebt hat oder dass es kurz nach dem Einschlag von Asteroiden oder Kometen eingebracht wurde, bevor der Mond vollständig erstarrt war. Die genaue Herkunft des Wassers im Mondinneren ist immer noch eine große Frage.
Darüber hinaus wies Li darauf hin, dass Mondwasser, das sich in vulkanischen Ablagerungen befindet, ein Segen für zukünftige Mondmissionen sein könnte. „Andere Studien haben das Vorhandensein von Wassereis in schattigen Regionen an den Mondpolen nahegelegt, aber die pyroklastischen Ablagerungen befinden sich an Orten, die möglicherweise leichter zugänglich sind“, sagte er genannt . „Alles, was zukünftige Mondforscher davor bewahrt, viel Wasser von zu Hause mitbringen zu müssen, ist ein großer Schritt nach vorne, und unsere Ergebnisse legen eine neue Alternative nahe.“
Die blauen Bereiche zeigen Orte am Südpol des Mondes, an denen wahrscheinlich Wassereis vorhanden ist. Bildnachweis: NASA/GSFC
Zwischen der NASA, der ESA, Roscosmos, der ISRO und der China National Space Administration (CNSA) mangelt es nicht an Plänen, den Mond in Zukunft zu erkunden, geschweige denn, dort eine dauerhafte Basis zu errichten. Zu wissen, dass es reichlich Oberflächenwasser (und vielleicht auch mehr im Landesinneren) gibt, ist dahersehrgute Nachrichten. Aus diesem Wasser könnte Hydrazin-Treibstoff hergestellt werden, der die Kosten einzelner Missionen zum Mond deutlich senken würde.
Es macht auch die Idee einer Zwischenstation auf dem Mond, wo Schiffe, die tiefer in den Weltraum reisen, tanken und versorgen könnten – ein Schritt, der Milliarden von Weltraummissionen einsparen würde. Eine reichlich vorhandene lokale Wasserquelle könnte auch eine sofortige Versorgung mit Trink- und Bewässerungswasser für zukünftige Mondaußenposten sicherstellen. Dies würde auch die Kosten senken, indem sichergestellt wird, dass nicht alle Vorräte von der Erde verschifft werden müssten.
Darüber hinaus würde die Möglichkeit, Experimente darüber durchzuführen, wie Pflanzen bei reduzierter Schwerkraft wachsen, wertvolle Informationen liefern, die für Langzeitmissionen zum Mars und anderen Sonnenkörpern verwendet werden könnten. Man könnte daher ohne Übertreibung sagen, dass Wasser auf dem Mond der Schlüssel für zukünftige Weltraummissionen ist.
Die Forschung wurde von der NASA finanziert Lunar Advanced Science and Exploration Research (LASER)-Programm, das darauf abzielt, die Grundlagenforschung und die Erforschung des Mondes zu verbessern.
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