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SOFIA entdeckt Wasser auf der
von der Sonne beleuchteten Mondoberfläche

Flugzeug-Observatorium SOFIA

Das Flugzeug-Observatorium SOFIA. Bild: NASA

Das von der NASA und vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt betriebene Flugzeug-Observatorium SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) bestätigte erstmals die Existenz von Wasser auf der sonnenbeschienenen Oberfläche des Mondes. Diese Entdeckug lässt vermuten, dass Wasser auf weiten Teilen der Mondoberfläche, und nicht nur in permanent im Schatten liegenden Regionen, existieren könnte.

Das Wasservorkommen wurde im Krater Clavius nachgewiesen:

Der Mond mit Krater Clavius.

Der Mond kurz nach dem ersten Viertel mit Krater Clavius.

Die Daten belegen Wasser in Konzentrationen von 100 bis 412 ppm (Parts per Million). Das entspricht etwa einer 340ml-Wasserflasche (12 Unzen), deren Inhalt mit einem Kubikmeter Sand vermischt wird.

Zum Vergleich: Die Sahara enthält das Einhundertfache der Wassermenge, die SOFIA im Clavius-Krater aufspürte.

Die Ergebnisse von SOFIA bauen auf einer jahrelangen Erforschung von Wasser auf dem Mond auf. Basierend auf den Gesteinsproben der Apollo-Mondmissionen ging man zunächst davon aus, dass es auf dem Mond kein Wasser gibt. In den letzten 20 Jahren wurde durch Orbiter und Impaktor-Missionen, beispielsweise den Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) der NASA, die Existenz von Wasser in Regionen an den Mondpolen, die permanent vom Sonnenlicht abgeschirmt sind, bestätigt.

Währenddessen suchten mehrere NASA-Sonden (z.B. Cassini, Deep Impact), die indische Mondmission Chandrayaan-1 und die erdgebundene Infraread Telescope Facility der NASA nach Wasser auf dem Mond. Sie fanden Hinweise auf Hydratation in von der Sonne beschienenen Mondregionen. Jedoch konnte nicht geklärt werden, ob sie von Wasser oder Hydroxyl (OH) ausging.

Ebenso wurde bei früheren Mondbeobachtungen Wasserstoff nagewiesen. Es war aber ebenfalls nicht eindeutig, ob dieser von Wasser oder dem chemisch eng verwandten Hydroxyl stammt.

SOFIA eröffnet völlig neue Möglichkeiten, den Mond zu beobachten: Mit Flughöhen von bis zu 45.000 Fuß (13.716 Meter) befindet sich die modifizierte Boeing 747 oberhalb von 99 % des Wassers in der Erdatmosphäre, so dass eine klare Sicht auf das Universum im infraroten Spektralbereich möglich wird.

Unter diesen Bedingungen konnte die Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope (FORCAST) den Mond bei der für Wassermoleküle spezifischen Wellenlänge von 6,1 Mikrometer beobachten. Es wurde eine überraschend hohe Konzentration von Wasser im Krater Clavius bei Tageslicht auf dem Mond nachgewiesen.

Ohne eine dichte Atmosphäre müsste das Wasser vom Mond in den Weltraum diffundieren. Es stellt sich die Frage, wie es auf dem Mond gebildet und dort gehalten wird.

Es kommen verschiedene Mechanismen in Frage. Mikrometeoriten könnten geringe Mengen Wasser enthalten und es beim Einschlag ablagern. Ein weiterer möglicher Prozess besteht in der Ablagerung von Wasserstoff durch den Sonnenwind. Es kommt zu einer chemischen Reaktion mit sauerstoffhaltigen Mineralen zu Hydroxyl. Strahlung vom Einschlag von Mikroketeoriten könnte dann das Hydroxyl zu Wasser umwandeln.

Eine weitere entscheidende Frage ist die nach der Einlagerung und Ansammlung des Wassers. Es gelangt möglicherweise in glasperlenartige Strukturen, die sich beim Einschlag von Mikrometeoriten bilden: Durch die beim Einschglag entstehende Wärme schmilzt das Gestein und erstarrt zu Glas. Eine andere Möglichkeit ist, dass das Wasser in Form von Eis zwischen den Körnern des Mondbodens eingelagert und vom Sonnenlicht abgeschirmt wird. Träfe diese Theorie zu, wäre das Wasser einfacher zu gewinnen als aus Glasperlen.

Wasser ist im Weltraum ein wertvoller Rohstoff und ein Grundstoff für Leben, wie wir es kennen. Ob das nachgewiesene Wasser für eine Nutzung als Rohstoff leicht zugänglich ist, muss noch untersucht werden. Im Zusammenhang mit dem Artemis-Programm ist die NASA bestrebt, möglichst viel über Wasser auf dem Mond zu erfahren. Ziel des Artemis-Programms ist es, im Jahr 2024 eine bemannte Mondlandung vorzunehmen und bis zum Ende des Jahrzehnts eine kontinuierliche, bemannte Präsenz auf dem Mond zu errichten.

Auf nachfolgenden Flügen wird SOFIA weitere Regionen des Mondes bei verschiedenen Mondphasen beobachten und versuchen, mehr über Entstehung, Einlagerung und Bewegung des Wassers auf dem Mond zu erkunden. Mit den Daten werden die Ergebnisse weiterer Missionen, z.B. des Volatile Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) ergänzt. Ziel ist die Erstellung einer Karte von Wasser-Ressourcen zur Unterstützung zukünftiger, bemannter Mondmissionen.

27.10.2020

Quelle: https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-sofia-discovers-water-on-sunlit-surface-of-moon/

 

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