Mond - Wasser 

Wassereis auf dem Mond

Bild vergrößernKünstlerische Darstellung Wassereis
©ARC/NASA
»Lunar Prospector
An den beiden Mondpolen gibt es vermutlich zusammen mehr als 6 Milliarden Tonnen Wassereis. Auf dem Nordpol ist dabei etwa 50% mehr Eis vorhanden als auf dem Südpol. Entdeckt wurde das Eis mit den Missionen Clementine und Lunar Prospector.

Erste Hinweise für das Vorhandensein von Wassereis auf dem Mondsüdpol vermeldete die NASA im November 1996 nach Auswertung der Radar-Daten der Clementine-Mission. Mit der nachfolgenden Mission Lunar Prospector wurde die chemische Zusammensetzung des Mondgesteins erkundet und dabei speziell nach Wassereis gesucht. Zwischen Januar 1998 und Juli 1999 überflog diese Sonde den Mond in einer niedrigen Umlaufbahn.

Bild vergrößernMessung mittelschneller Neutronen
©ARC/NASA
»Lunar Prospector

An Bord von Lunar Prospector befand sich ein Neutronen-Spektrometer-Experiment. Mit diesem lassen sich Eisanteile im Gestein von weniger als 0,01% feststellen. Das Spektrometer suchte dabei vor allem nach charakteristischen langsamen und mittelschnellen Neutronen, die von der Mondoberfläche entweichen. Diese entstehen, wenn die überall vorhandenen schnellen Neutronen aus der kosmischen Strahlung mit Wasserstoffatomen zusammenstoßen und dabei abgebremst werden. Große Mengen von Wasserstoffatomen deuten auf das Vorkommen von Wassereis hin. Das Instrument kann dabei Wasser bis in eine Tiefe von etwa einem halben Meter entdecken.

Bild vergrößernHinweise auf Wassereis am Mond-Nordpol
©ARC/NASA
»Lunar Prospector

Am 5. März 1998 wurde erstmalig das Vorhandensein von Wassereis sowohl auf dem Südpol als auch auf dem Nordpol des Mondes vermeldet. Allerdings liegt es dort nicht in Form geschlossener Polkappen vor. Die ersten Daten deuteten darauf hin, dass das Eis mit dem Regolith auf der Mondoberfläche vermischt ist (Wasseranteil weniger als 1 %). Die nachfolgenden Messungen, die über einen längeren Zeitraum durchgeführt wurden, weisen jedoch auf eine andere Möglichkeit hin: Unter einer mindestens 40 cm dicken Schicht von trockenem Regolith kann es abgegrenzte Vorkommen von nahezu reinem Wassereis geben.

Bild vergrößernHinweise auf Wassereis am Mond-Südpol
©ARC/NASA
»Lunar Prospector

Am Nordpol wurde innerhalb eines Gebietes von 10.000 – 50.000 qkm, am Südpol von 5.000 – 20.000 qkm Eis gefunden. Allerdings ist es über diese Zonen nicht gleichmäßig verteilt. Stattdessen scheint es sowohl am Nordpol als auch am Südpol auf mehrere kleinere Flächen konzentriert zu sein.

Rätselhaft ist weiterhin die Frage, wie Eis auf dem Mond überleben kann. Der Mond hat wegen seiner geringen Schwerkraft keine Atmosphäre, somit ist alles Material an der Oberfläche unmittelbar dem Vakuum ausgesetzt. Wassereis geht dann sofort in Wasserdampf über, der in den Weltraum entweicht. Im Laufe eines Mondtages (etwa 29 Erdtage) werden sämtliche Mondregionen von der Sonne beleuchtet, wobei die Temperatur im direkten Sonnenlicht auf über 120 Grad Celsius steigt. Wassereis kann deshalb auf dem Mond nur an Stellen existieren, die immer im Schatten liegen.

Bild vergrößernAitken-Becken am Mond-Südpol
©LPI/NASA
»Clementine

Gebiete mit Dauerschatten wurden mit den Kameras der Clementine Mission auf dem Boden von tiefen Kratern am Mondsüdpol entdeckt. Zwischen 6.000 und 15.000 qkm Fläche werden dort offenbar niemals von der Sonne beleuchtet, wovon der größte Anteil im Aitken-Becken liegt, einem riesigen Einschlagkrater mit 2500 km Durchmesser und 12 km Tiefe. Auf dem Boden dieses tiefen Beckens sind zahlreiche kleinere Krater entstanden. Die Böden vieler dieser kleinen Krater liegen somit derart tief, dass sie niemals der Sonne ausgesetzt sind und die Temperatur dort kaum über minus 170 Grad Celsius steigen kann. Wassereis könnte unter diesen Bedingungen wahrscheinlich mehrere Milliarden Jahre bestehen.

Bild vergrößernVerteilung mittelschneller Neutronen
©ARC/NASA
»Lunar Prospector

Am Nordpol zeigen die Clementine Bilder sehr viel weniger Gebiete mit Dauerschatten als am Südpol. Um so überraschender war deshalb die Entdeckung mit dem Lunar Prospector, dass dort etwa 50% mehr Wassereis existiert als am Südpol.

Woher kommt das Wassereis an den Mondpolen? Diese Frage kann bislang noch nicht endgültig beantwortet werden. Die kraterübersäte Mondoberfläche zeigt, dass der Mond kontinuierlich von Meteoriten und größeren Brocken, wie Asteroiden oder Kometen, bombardiert wurde. Die meisten dieser kosmischen Bomben enthalten Wassereis. Beim Einschlag verdampft der überwiegende Teil, der Rest wird über die Mondoberfläche verteilt. In der direkten Sonnenbestrahlung wird davon nach kurzer Zeit nichts mehr übrig bleiben. Nur innerhalb von Gebieten mit Dauerschatten, wie man sie in tiefen Kratern an den Polen findet, können sich Eisreste halten. In solchen "Kältefallen" sammelt sich mit der Zeit das Eis an. Durch nachfolgende Einschläge wird es dann von Regolith überdeckt, wenn hochgeschleudertes Gesteinsmaterial großflächig auf die Mondoberfläche herabregnet.

Bild vergrößernKünstlerische Darstellung des Einschlags von Lunar Prospector
©ARC/NASA
»Lunar Prospector

Würde man das Eis sammeln und zur Erde transportieren, hätte man Milliarden Jahre altes Kometenmaterial zur Erforschung der Entstehungsgeschichte unseres Planetensystems zur Hand. Auch für praktische Zwecke könnte das Wassereis einmal wichtig werden, wenn bei künftigen Missionen wieder Menschen den Mond erkunden. Nicht nur als Wasserquelle könnte es dann genutzt werden, sondern auch als Rohstoff zur Gewinnung von lebenswichtigem Sauerstoff und auch von Wasserstoff, der als Raketentreibstoff verwendet werden kann.




 
 
 
 
 
 

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22.02.2015

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Autor dieses Artikels:  Prof. Dr. Bruno Deiss

In Zusammenarbeit mit dem Physikalischen Verein, Frankfurt a.M.
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