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Mondstaub im Wind

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Mondstaub ist trocken, ausgetrocknetes Zeug und sieht vielleicht nach einem langweiligen Thema für einen Artikel aus. Tatsächlich könnte man eine Tonne Mondstaub durchsuchen und würde nicht ein einziges Wassermolekül finden. Es scheint also eine ziemlich "trockene" Geschichte zu werden. Aber wie auch der Staub auf dem Dachboden der Großmutter, bedeckt Mondstaub etwas Interessantes -- den Mond -- und auch der Staub selbst kann seltsame Geschichten erzählen.

Eine Gruppe von Forschern der NASA sowie der University of Alabama sind sozusagen "aktive Zuhörer": Mian Abbas, James Spann, Richard Hoover und Dragana Tankosic haben Mondstaub mit Elektronen beschossen, Mondstaub in einem elektrischen Feld schweben lassen und ihn unter einem Elektronenmikroskop untersucht. All dies passiert am National Space Science and Technology Centers "Dusty Plasma Lab" in Huntsville, Alabama.

Warum dieses Interesse? Spann erklärt: "Menschen werden in ein paar Jahren zum Mond zurückkehren und müssen wissen, was sie erwartet. Wie lebt und arbeitet man an einem Ort, der mit Mondstaub bedeckt ist? Das versuchen wir herauszufinden."

"Für die Apollo Astronauten war Mondstaub wirklich lästig", fügt Abbas hinzu. "Er haftete überall -- an Raumanzügen, Ausrüstung, Instrumenten." Die scharfkantigen Körnchen zerkratzten Visiere, verstopften Verbindungen, schwärzten Oberflächen und machten Instrumentenanzeigen unlesbar. "Diese störende Haftung hatte viel mit der elektrostatischen Ladung des Mondstaubs zu tun."

Staub auf dem Mond ist, zumindest teilweise, elektrisch geladen, da er dem Sonnenwind ausgesetzt ist. Die Erde wird durch das Magnetfeld unseres Planeten vor dem Sonnenwind geschützt. Der Mond hat aber kein globales Magnetfeld, um geladene Teilchen von der Sonne abzulenken. Freie Elektronen im Sonnenwind interagieren mit den Körnchen im Mondstaub und laden sie dadurch auf.

Am Dusty Plasma Lab simulieren die Wissenschaftler Konditionen, wie sie durch den Sonnenwind hervorgerufen werden, um den Staub vom Mond in einer realistischen Umgebung untersuchen zu können. In früheren Studien haben Abbas und seine Kollegen die Effekte des ultravioletten Sonnenlichts auf die Körner im Mondstaub untersucht, um so zu helfen eine Theorie zu entwickeln, wie sich der Mondstaub während des Tageslichts auf dem Mond verhält. (UV Photonen können Mondstaub ebenfalls aufladen.) Nun untersuchen sie wie sich die Körnchen während der Nacht verhalten, wenn der wirbelnde Sonnenwind das "Mondwetter" dominiert.

"Glücklicherweise wissen wir, wie der Sonnenwind aufgebaut ist, so dass wir ihn simulieren können", sagt Spann.

Bei einem typischen Experiment bestrahlt Abbas die Körnchen mit einem Elektronenstrahl aus einer Elektronen-Kanone. Er sperrt dazu ein einzelnes Körnchen in eine Vakuum Testkammer und bombardiert das Körnchen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Elektronen.

"Wir erhielten einige überraschende Ergebnisse", sagt Abbas. "Wir fanden heraus, dass einzelne Staubkörner sich anders verhalten als ein Klumpen von mehreren Körnchen zusammen. Existierende Theorien, die auf Berechnungen der Ladung großer Mengen von Mondstaub basieren, können nicht auf Mondstaub angewandt werden, wenn er in einzelnen Teilchen vorliegt."

Wenn es um elektrostatische Aufladung geht, sind die Körnchen aus dem Mondstaub Einzelgänger, in der Lage zu exzentrischem und überraschendem Verhalten. In einem Experiment von Abbas zum Beispiel führte der Beschuss von einem positiv geladenen Körnchen Mondstaub mit Elektronen (die eine negative Ladung tragen) dazu, dass die positive Ladung noch zunahm. Abbas glaubt, dass jedes Elektron, welches das Körnchen traf, zwei oder mehr vorhandene Elektronen entfernte, was netto zu einem Anstieg der positiven Ladung führte.

Nicht jeder Mondstaub benimmt sich so. Die Reaktion eines einzelnen Körnchens hängt von einer Vielzahl Faktoren ab, wie etwa der Größe des Körnchens, seiner Ladung und der Anzahl der freien Elektronen die auf das Körnchen treffen.

Spann fügt hinzu, "wir glauben, dass die einzelnen Körnchen sich auch auf dem Mond anders verhalten -- nicht nur in unserem Laboratorium. Unsere Ergebnisse sind näher am tatsächlichen Verhalten auf dem Mond. Wir sagen 'Hey Leute, wartet mal eine Sekunde. Wenn Ihr zum Mond fliegt, wird es dort ein klein wenig anders sein, als Ihr es erwartet hattet.'"

Sie können drauf wetten, dass die Missionsplaner auf die Geschichten hören werden, die der Mondstaub zu erzählen hat.

Quelle: Science(at)NASA

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