Ein einzelnes Mondstaubkorn hängt in Abbas Vakuumkammer. Bildnachweis: NASA Zum Vergrößern anklicken
Jeden Morgen betritt Mian Abbas sein Labor und setzt sich hin, um zu untersuchen – ein einzelnes Staubkorn. Zen-like studiert er den gleichen Fleck, der 10 bis 12 Tage lang in einer Vakuumkammer von der Größe eines Basketballs aufgehängt ist.
Das mikroskopische Objekt seiner gespannten Aufmerksamkeit ist nicht irgendein altes Staubteilchen. Es ist Mondstaub. Nacheinander misst Abbas die Eigenschaften einzelner Staubkörner, die 1972 von Apollo 17-Astronauten und der russischen Luna-24-Probenrückgabe-Sonde, die 1976 auf dem Mond landete, zurückgeschickt wurden.
„Experimente an einzelnen Körnern helfen uns, einige der seltsamen und komplexen Eigenschaften von Mondstaub zu verstehen“, sagt Abbas. Dieses Wissen ist wichtig. Laut der Vision for Space Exploration der NASA werden die Astronauten bis 2018 wieder auf dem Mond sein – und sie werden mit viel Mondstaub zu kämpfen haben.
Das Dutzend Apollo-Astronauten, die zwischen 1969 und 1972 den Mond betraten, waren alle überrascht, wie „klebrig“ Mondstaub war. Alles war mit Staub bedeckt, Werkzeuge und Raumanzüge verunreinigten. Durch Staub geschwärzte Geräte absorbierten Sonnenlicht und neigten zur Überhitzung. Es war ein echtes Problem.
Viele Forscher glauben, dass Mondstaub einen schweren Fall von statischer Anhaftung hat: Er ist elektrisch geladen. Am Mondtag schlägt intensives ultraviolettes (UV) Licht der Sonne Elektronen aus dem Pulverkorn. Staubkörner auf der Tageslichtoberfläche des Mondes werden dadurch positiv geladen.
Schließlich werden die abstoßenden Ladungen so stark, dass Körner „wie Kanonenkugeln“ von der Oberfläche geschleudert werden, sagt Abbas und kreist Kilometer über dem Mond, bis sie durch die Schwerkraft wieder auf den Boden fallen. Der Mond kann eine virtuelle Atmosphäre dieses fliegenden Staubs haben, der von oben und unten an Astronauten haftet.
Zumindest geht die Theorie so.
Aber werden Mondstaubkörner wirklich positiv geladen, wenn sie mit ultraviolettem Licht beleuchtet werden? Wenn ja, welche Körner sind am stärksten betroffen – große Körner oder kleine Körner? Und was macht Mondstaub, wenn er aufgeladen wird?
Diesen Fragen geht Abbas in seinem „Dusty Plasma Laboratory“ im National Space Science and Technology Center in Huntsville, Alabama, nach. Zusammen mit den Kollegen Paul Craven und der Doktorandin Dragana Tankosic injiziert Abbas ein einzelnes Mondstaubkorn in eine Kammer und „fängt“ es mit elektrischen Kraftfeldern. (Der Injektor gibt dem Getreide eine leichte Ladung, wodurch es durch elektrische Felder gehandhabt werden kann.) Während das Getreide buchstäblich in der Luft schwebend gehalten wird, „pumpen sie die Kammer auf 10-5 Torr herunter, um das Mondvakuum zu simulieren“.
Als nächstes kommt der faszinierende Teil: Abbas strahlt einen UV-Laser auf die Maserung. Wie erwartet wird der Staub „aufgeladen“ und beginnt sich zu bewegen. Durch die sorgfältige Anpassung der elektrischen Felder der Kammer kann Abbas das Korn zentriert halten; er kann ihre wechselnde Ladung messen und ihre faszinierenden Eigenschaften erkunden.
Wie die Apollo-Astronauten hat auch Abbas schon einige Überraschungen entdeckt – auch wenn sein Experiment noch nicht zur Hälfte abgeschlossen ist.
„Wir haben zwei Dinge gefunden“, sagt Abbas. „Erstens lädt ultraviolettes Licht Mondstaub zehnmal stärker auf, als die Theorie vorhersagt. Zweitens laden sich größere Körner (1 bis 2 Mikrometer Durchmesser) stärker auf als kleinere Körner (0,5 Mikrometer), genau das Gegenteil von dem, was die Theorie vorhersagt.“
Klar, es gibt viel zu lernen. Was passiert zum Beispiel nachts, wenn die Sonne untergeht und das UV-Licht verschwindet?
Das ist die zweite Hälfte von Abbas' Experiment, das er Anfang 2006 durchführen will. Statt einen UV-Laser auf ein einzelnes Mondteilchen zu richten, will er Staub mit einem Elektronenstrahl einer Elektronenkanone beschießen. Warum Elektronen? Die Theorie sagt voraus, dass Mondstaub nachts eine negative Ladung annehmen kann, weil er von freien Elektronen im Sonnenwind bombardiert wird – das heißt von der Sonne strömenden Teilchen, die sich hinter dem Mond krümmen und auf den nachtdunklen Boden treffen.
Als Apollo-Astronauten vor über 30 Jahren den Mond besuchten, landeten sie bei Tageslicht und verließen sie vor Sonnenuntergang. Sie blieben nie über Nacht, also spielte es keine Rolle, was mit dem Mondstaub nach Einbruch der Dunkelheit geschah. Dies wird sich ändern: Die nächste Generation von Entdeckern wird viel länger bleiben als die Apollo-Astronauten und schließlich einen permanenten Außenposten errichten. Sie müssen wissen, wie sich Mondstaub rund um die Uhr verhält?
Bleiben Sie dran für Antworten vom Dusty Plasma Lab.
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
