22.10.2010

Ergebnisse der LCROSS-Mission

Mondboden im Cabeus-Krater enthält einen Wasseranteil von etwa 5,6 Prozent.

Mondboden im Cabeus-Krater enthält einen Wasseranteil von etwa 5,6 Prozent.

 

Seit langem vermuten Wissenschaftler gefrorenes Wasser in jenen Regionen an den Polen des Erdtrabanten, die permanent im Dunkeln liegen. Der am 18. Juni 2009 zusammen mit dem Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) gestartete Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) sollte den endgültigen Beweis für diese Vermutung bringen. Am 9. Oktober 2009 schlug wie geplant die Centaur-Trägerstufe von LCROSS in den Krater Cabeus am lunaren Südpol ein, dicht gefolgt und beobachtet von dem mit zahlreichen Messgeräten ausgestatteten "Shepherding Spacecraft" der LCROSS-Mission. Nach einjähriger Auswertung präsentieren nun die an LCROSS beteiligten Forscherteams ihre Ergebnisse.

Die Beobachtungen von Peter Schultz von der Brown University in Providence und seinem Team zeigen, dass der Einschlag der Raketenstufe einen 25 bis 30 Meter großen und knapp 2 Meter tiefen Krater in den Mondboden gerissen hat und zwischen 4000 und 6000 Kilogramm Gesteinsbrocken, Staub und Dampf ins Weltall geschleudert hat. Die Trümmerwolke stieg nahezu senkrecht in eine Höhe von über 800 Metern auf - hoch genug, um teilweise ins Sonnenlicht zu geraten und so den Messungen durch das Shepherding Spacecraft zugänglich zu werden.

Abb.: Die Einschlagregion von LCROSS. Im markierten Bereich und in der Ausschnittsvergrößerung ist das von der Sonne beschienene ausgeworfene Material zu erkennen. (Quelle: Nasa/AAAS/Science)

Anthony Colaprete vom Ames Research Center der Nasa und sein Team haben diese Materie mit verschiedenen Spektrographen an Bord der LCROSS-Sonde untersucht. Insgesamt, so ihr Ergebnis, gelangten 155 Kilogramm Wasserdampf und Wassereis in das sonnenbeschienene Blickfeld der Sonde. Die Forscher berechneten daraus einen Anteil von 5,6 Prozent - plus oder minus 2,9 Prozent - Wassereis im Material der oberflächennahen Schichten im Cabeus-Krater. Außerdem fanden Colaprete und seine Kollegen in der herausgeschleuderten Materie noch eine ganze Reihe weiterer flüchtiger Substanzen, beispielsweise Kohlenwasserstoffe, leichte Schwefelverbindungen und Kohlendioxid.

Weitere chemische Elemente und Verbindungen konnten durch spektroskopische Beobachtungen mit den Instrumenten des LRO nachgewiesen werden, wie Randall Gladstone vom Southwest Research Institute in San Antonio und sein Team berichten. Die Wissenschaftler stießen in ihren Daten auf molekularen Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kalzium, Blei und Magnesium. Sie vermuten, dass viele dieser Stoffe über Jahrmilliarden hinweg durch Kometen, Asteroiden und Meteoroide zum Mond gebracht wurden, durch Sonnenstrahlung, Sonnenwind und Mikrometeoriten aus dem Regolith der Mondoberfläche wieder gelöst wurden und zu den Polen gewandert sind. In den Kältefallen der ewig dunklen Regionen haben sich diese Substanzen dann angesammelt.

Ebenfalls mit dem LRO gelang es Paul Hayne von der University of California in Los Angeles und seinen Kollegen, die thermische Signatur des Einschlags aufzuspüren: Von ursprünglich 40 Kelvin heizte sich der Boden des Cabeus-Kraters sekundenschnell auf mindestens 950 Kelvin - immerhin 677 Grad Celsius - auf. Die Hitze reichte nach Abschätzungen der Forscher aus, um innerhalb von vier Minuten 300 Kilogramm Wasser zu sublimieren - ein Ergebnis, das in guter Übereinstimmung mit den LCROSS-Daten ist.

Ursprünglich sollte LCROSS übrigens in einem anderen, namenlosen Krater aufschlagen. Es waren bereits die Messungen des LRO, die zu einem Umdenken und einer Änderung des Planes führten. Denn wie sich zeigte, besitzt der Krater Cabeus eine hohe Konzentration an Wasserstoff und er erwies sich zugleich als einer der kältesten Punkte am Mond-Südpol. Damit war er das ideale Ziel für LCROSS.

Rainer Kayser

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