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Trickreiche Suche nach Wasser auf dem Mond

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Hellgraue, mit Kratern übersäte Berge, die höher sind als der Mount McKinley. Gräben, die mehrmals den gesamten Grand Canyon verschlingen könnten.

Neue Radarkarten vom Südpol des Mondes enthüllten eine drastische, schroffe Landschaft, die Astronauten in der Zukunft vielleicht ihr Zuhause nennen. Unglücklicherweise lieferten diese Radarbilder keine neuen Informationen über etwas was das Leben an den Mondpolen sehr viel einfacher machen würde: gefrorenes Wasser.

Neue Hinweise, ob Wassereis an den Mondpolen existiert, müssen auf eine Sonde namens Lunar Reconnaissance Orbiter, oder "LRO", warten. Derzeit nehmen Wissenschaftler an NASAs Goddard Space Flight Center die Instrumente entgegen und integrieren sie in die Sonde, die Ende des Jahres starten soll.

Die Vision for Space Exploration der NASA will bis 2020 Menschen zum Mond zurückschicken und später einen bemannten Außenposten auf dem Mond aufbauen. LRO ist die erste einer Reihe von Sonden, welche kritische Daten über die Topografie des Mondes, die Strahlung auf dem Mond, Temperaturen und chemischen Zusammensetzungen sammeln sollen, damit die Wissenschaftler bemannte Missionen planen können.

 Während LROs 1-jährigem Aufenthalt im Orbit um den Mond, wird die Sonde den Wissenschaftlern noch nie da gewesene Daten darüber liefern, ob irgendwo Wassereis versteckt auf dem Mond zu finden ist.

Der größte Teil des Mondes ist knochentrocken. Seine Oberflächentemperatur kann während des Mondtages die 100 °C übersteigen, was vorhandenes Wasser oder Eis schnell verdampfen würde. Zusätzlich ist die Anziehungskraft des Mondes zu gering, um den Wasserdampf daran zu hindern in den Weltraum zu entkommen. Gefrorenes Wasser, wenn es existiert, findet sich in grabenähnlichen Kratern, die bis zu vier Kilometer tief sind. Einige Stellen in diesen Kratern liegen das gesamte Jahr über im Schatten, so dass die Temperaturen dort auf bis zu -240 °C fallen. Das ist kalt genug, um selbst auf dem Mond Wasser gefroren zu halten.

Eine Eismine in der Nähe böte mehr als nur eine Trinkwasserquelle. Siedler auf dem Mond könnten das Wasser nutzen, um Pflanzen als Nahrung wachsen zu lassen. Die Auftrennung von Wassermolekülen mit Elektrizität aus den Solarpanels würde Sauerstoff erzeugen, um die Luft des Außenpostens zu regenerieren. Man könnte auch Wasserstoff produzieren, einen exzellenten Raketentreibstoff, der die Fahrzeuge und Raketen der Astronauten antreiben könnte. (Der Treibstoff des Hauptantriebs des Space Shuttle ist flüssiger Wasserstoff.)

Verlockende Hinweise von früheren Orbitern legen nahe, dass diese Krater vielleicht bis zu einem Kubikkilometer Wassereis beherbergen. Die Clementine und Lunar Prospector Missionen der 1990er Jahre fanden beide indirekte Hinweise auf Wasser -- oder andere Wasserstoff-haltige Verbindungen -- in den Kratern an den Mondpolen. Unglücklicherweise blieben durch die Daten Unsicherheiten offen.

"Es ist die Aufgabe von LRO dies einzugrenzen", sagt Alan Stern, Leiter des Science Mission Directorate am NASA Hauptquartier in Washington, D.C.

Die Bestätigung der Existenz von Eis aus einem 50 km hohen Orbit wird kompliziert sein. Vier von LROs wissenschaftlichen Instrumenten werden nach verschiedenen Anzeichen für Eis schauen. Wenn alle vier Instrumente auf Eis in einem Gebiet hindeuten, würde dies sehr sicher zeigen, dass dort auch wirklich Eis vorhanden ist, sagt Richard Vondrak, Projektwissenschaftler für LRO. "Ich erwarte, dass LRO ein für alle mal die Frage nach Eis auf dem Mond beantworten wird", sagt Vondrak.

Der einfachste Weg nach Eis in diesen tiefen Kratern zu schauen, wäre nachzusehen. Aber ohne das diffuse Licht eines hellen, blauen Himmels und weißer Wolken, sind Schatten auf dem Mond viel schärfer und dunkler als Schatten hier auf der Erde.

Um in diese tiefschwarzen Krater hineinzuschauen, wird LRO eine andere Lichtquelle nutzen: Sternenlicht. Eines der Instrumente an Bord von LRO kann das Sternenlicht "sehen", das von der Mondoberfläche reflektiert wird. Dies liegt daran, dass dieses Instrument, genannt Lyman-Alpha Mapping Project (LAMP), ultraviolettes Licht aufspürt. Als zusätzlichen Bonus ruft Wassereis einen speziellen Abdruck im Spektrum des reflektierten UV Lichts hervor -- einen speziellen "Fingerabdruck", der dabei helfen kann, das Vorkommen von Wasser zu bestätigen.

Ein Laser an Bord von LRO wird ebenfalls bestimmte Stellen kurz aufhellen. Die Aufgabe des Lasers ist es die Konturen der Mondoberfläche zu kartografieren, aber der Sensor -- genannt Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) -- wird auch die Helligkeit des reflektierten Laserlichts messen. Wenn die Reflexionen aus den permanent im Schatten liegenden Kratern heller sind als sonst wo, würde das bedeuten, dass dort Eiskristalle vorhanden sind.

Eiskristalle im Mondboden hätten einen weiteren interessanten Effekt: sie würden Neutronen absorbieren.

Der Mond wird von energiereichen kosmischen Strahlen aus den Tiefen des Alls überflutet. Wenn diese Teilchen die Mondoberfläche treffen, erzeugen sie Neutronen, die zurück ins All fliegen. LRO trägt einen Neutronendetektor mit sich, der Lunar Exploration Neutron Detector (LEND) genannt wird. Wenn LRO über ein großes Gebiet mit Eis, versteckt in einem dunklen Krater fliegt, würde LEND einen Abfall in der Anzahl der Neutronen bemerken.

Als letzten Check wird LRO eine Art Thermometer mit sich führen, das Diviner genannt wird. Dieses Instrument wird die großflächigen Variationen in der Temperaturverteilung auf der Mondoberfläche kartografieren, inklusive den permanent im Schatten liegenden Kratern. Selbst wenn die anderen drei Instrumente auf Eisvorkommen in den Kratern hindeuten, muss Diviner auch zeigen, dass es dort kalt genug ist, um Eis vom verdampfen abzuhalten.

Wenn LRO Eis in diesen tiefen Kratern findet, könnte es die dramatischste Eigenschaft einer schon jetzt atemberaubenden Mondlandschaft sein.

Quelle: Science(at)NASA

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