Lange bevor die Apollo-Missionen den Mond erreichten, standen die einzigen Satelliten der Erde im Mittelpunkt intensiven Interesses und intensiver Forschung. Aber dank der Proben des Mondgesteins, die von den Apollo-Astronauten zur Erde zurückgebracht wurden, konnten Wissenschaftler zahlreiche Studien durchführen, um mehr über die Entstehung und Geschichte des Mondes zu erfahren. Ein wichtiges Forschungsziel war es, zu bestimmen, wie viele flüchtige Elemente der Mond besitzt.
Dazu gehört die Bestimmung, wie viel Wasser der Mond besitzt und ob er ein „nasses“ Inneres hat. Wenn der Mond reichlich Wasserquellen hat, wird es eines Tages viel leichter möglich sein, dort Außenposten zu errichten. Laut einer neuen Studie eines internationalen Forscherteams ist das Innere des Mondes jedoch wahrscheinlich sehr trocken, was sie nach der Untersuchung einer Reihe von „rostigen“ Mondgesteinsproben schlussfolgerten, die von der Apollo 16 Mission.
Die Studie mit dem Titel „ Magmatische Ausgasung im Spätstadium eines Mondes, der an flüchtigen Stoffen erschöpft ist “, erschien vor kurzem in derProceedings of the National Academy of Sciences. Unter der Leitung von James M. D. Day of the Scripps Institution of Oceanography an der University of California, San Diego, wurde die Forschung des Teams von der NASA Emerging Worlds Programm – das die Erforschung der Entstehung und frühen Entwicklung des Sonnensystems finanziert.
Sammelstelle von 66095 (unten links) und die dort gewonnene Mondgesteinsprobe „Rusty Rock“ (Mitte). Bildnachweis: NASA
Die Bestimmung des Reichtums des Mondes an flüchtigen Elementen und Verbindungen – wie Zink, Kalium, Chlor und Wasser – ist wichtig, da sie Einblicke in die Entstehung und Entwicklung von Mond und Erde bietet. Die am weitesten verbreitete Theorie besagt, dass der Mond das Ergebnis einer „katastrophalen Formation“ ist, bei der ein marsgroßes Objekt (genannt Theia ) kollidierte vor etwa 4,5 Milliarden Jahren mit der Erde.
Die durch diesen Einschlag aufgewirbelten Trümmer verschmolzen schließlich zum Mond, der sich dann von der Erde entfernte, um seine aktuelle Umlaufbahn einzunehmen. Nach dieser Theorie wäre die Mondoberfläche in ihrer frühen Geschichte ein Ozean aus Magma gewesen. Infolgedessen wären flüchtige Elemente und Verbindungen innerhalb des Mondmantels aufgebraucht, ähnlich wie der obere Erdmantel von diesen Elementen aufgebraucht ist.
Wie Dr. Day in einer Scripps-Institution erklärte Pressemitteilung :
„Es war eine große Frage, ob der Mond nass oder trocken ist. Es mag trivial erscheinen, aber das ist eigentlich ziemlich wichtig. Wenn der Mond trocken ist – wie wir in den letzten 45 Jahren seit den Apollo-Missionen gedacht haben – würde dies mit der Entstehung des Mondes bei einer Art katastrophalen Einschlagsereignis übereinstimmen, das ihn gebildet hat.“
Kreuzpolarisiertes Lichtbild eines Teils des Inneren des Mondes „Rusty Rock“. Bildnachweis: NASA
Für ihre Studie untersuchte das Team einen Mondfelsen namens „ Rostiger Felsen 66095 “, um den flüchtigen Gehalt im Inneren des Mondes zu bestimmen. Diese Gesteine haben Wissenschaftler seit ihrer ersten Rückführung durch dieApollo 16Mission im Jahr 1972. Wasser ist ein wesentlicher Bestandteil von Rost, was Wissenschaftler zu dem Schluss brachte, dass der Mond eine einheimische Wasserquelle haben muss – was angesichts der extrem schwachen Atmosphäre des Mondes unwahrscheinlich schien.
Mit einer neuen chemischen Analyse bestimmten Day und seine Kollegen den Gehalt an istopisch leichtem Zink (Zn66) und schweres Chlor (Cl37) sowie der Gehalt an Schwermetallen (Uran und Blei) im Gestein. Zink war hier das Schlüsselelement, da es sich um ein flüchtiges Element handelt, das sich unter den extrem heißen Bedingungen während der Mondentstehung in etwa wie Wasser verhalten hätte.
Letztlich stützt das Angebot an flüchtigen Bestandteilen und Schwermetallen in der Probe die Theorie, dass eine Anreicherung der Mondoberfläche durch Dampfkondensation erfolgt ist. Mit anderen Worten, als die Mondoberfläche noch ein Ozean aus heißem Magma war, verdampften seine flüchtigen Stoffe und entwichen aus dem Inneren. Ein Teil davon kondensierte dann und lagerte sich beim Abkühlen und Erstarren wieder auf der Oberfläche ab.
Dies würde die an flüchtigen Stoffen reiche Natur einiger Gesteine auf der Mondoberfläche sowie den Gehalt an leichtem Zink sowohl in den Rusty Rock-Proben als auch in den zuvor untersuchten vulkanischen Glasperlen erklären. Im Grunde wurden beide durch extremes Ausgasen aus dem Inneren des Mondes mit Wasser und anderen flüchtigen Stoffen angereichert. Dieselben Bedingungen bedeuteten jedoch, dass das meiste Wasser im Mondmantel verdunstet und in den Weltraum verloren wäre.
Nahinfrarotaufnahme der Mondoberfläche durch den Moon Mineralogy Mapper der NASA bei der Chandrayaan-1-Mission der Indian Space Research Organization
Bildnachweis: ISRO/NASA/JPL-Caltech/Brown Univ./USGS
Dies stellt insofern etwas Paradoxes dar, als es zeigt, wie wasserhaltige Gesteine in einem sehr trockenen inneren Teil des Mondes gebildet wurden. Als Tag angegeben , bietet es eine fundierte Erklärung für ein anhaltendes Mondgeheimnis:
„Ich denke, der Rusty Rock wurde lange Zeit als eine Art seltsame Kuriosität angesehen, aber in Wirklichkeit sagt er uns etwas sehr Wichtiges über das Innere des Mondes. Diese Steine sind die Geschenke, die immer wieder gegeben werden, denn jedes Mal, wenn Sie eine neue Technik anwenden, diese alten Steine, die von Buzz Aldrin, Neil Armstrong, Charlie Duke, John Young und den Apollo-Astronautenpionieren gesammelt wurden, erhalten Sie diese wunderbaren Einblicke.“
Diese Ergebnisse widersprechen anderen Studien, die darauf hindeuten, dass das Innere des Mondes nass ist, von denen eine kürzlich von Forschern von durchgeführt wurde Universität Brown . Durch Kombinieren von Daten, die von . bereitgestellt werden Chandrayaan-1 und der Mondaufklärer-Orbiter (LRO) mit neuen thermischen Profilen kam das Brown-Forschungsteam zu dem Schluss, dass in vulkanischen Ablagerungen auf der Mondoberfläche viel Wasser vorhanden ist, was auch bedeuten könnte, dass sich im Inneren des Mondes große Mengen an Wasser befinden.
Day betonte, dass diese Studien zwar Beweise dafür liefern, dass Wasser auf der Mondoberfläche existiert, dass sie jedoch noch keine solide Erklärung dafür liefern müssen, welche Mechanismen es auf der Oberfläche abgelagert haben. Die Studie von Day und seinem Kollegen widerspricht auch anderen neueren Studien, die behaupten, dass das Wasser des Mondes aus einer externen Quelle stammt – entweder durch Kometen der es hinterlegt hat, oder von der Erde während der Entstehung des Erde-Mond-Systems.
Andere Studien deuten darauf hin, dass Beweise aus alten vulkanischen Ablagerungen darauf hindeuten, dass Mondmagma erhebliche Mengen an Wasser enthielt, was auf Wasser im Inneren hindeutet. Bildnachweis: Olga Prilipko Huber
Diejenigen, die glauben, dass Mondwasser von Kometen abgelagert wurde, zitieren die Ähnlichkeiten zwischen den Verhältnissen von Wasserstoff zu Deuterium (auch bekannt als „schwerer Wasserstoff“) sowohl in den Apollo-Mondgesteinsproben als auch in bekannten Kometen. Diejenigen, die glauben, dass das Wasser des Mondes von der Erde stammt, weisen auf die Ähnlichkeit zwischen den Wasserisotopen sowohl auf dem Mond als auch auf der Erde hin.
Letztendlich sind zukünftige Forschungen erforderlich, um zu bestätigen, woher das gesamte Wasser des Mondes stammt und ob es im Inneren des Mondes existiert oder nicht. Zu diesem Zweck forscht eine von Days Doktorandinnen – Carrie McIntosh – selbst an den Mondglasperlen und der Zusammensetzung der Ablagerungen. Diese und andere Forschungsstudien sollten die Debatte noch früh genug beilegen!
Und keinen Moment zu früh, wenn man bedenkt, dass mehrere Weltraumagenturen hoffen, in den kommenden Jahrzehnten einen Mondaußenposten bauen zu können. Wenn sie hoffen, eine stetige Versorgung mit Wasser für die Herstellung von Hydrazen (Raketentreibstoff) und den Anbau von Pflanzen zu haben, müssen sie wissen, ob und wo es zu finden ist!
Weiterlesen: UC San Diego , PNAS