Mond: Kein offenes Eis im Krater Shackleton

An den Polen des Erdtrabanten gibt es Regionen, die permanent im Dunklen liegen. Gibt es in diesen Bereichen gefrorenes Wasser? Die Antwort auf diese Frage ist bislang umstritten. Einem japanischen Forscherteam ist nun erstmals ein direkter Blick auf den im ewigen Dunkel liegenden Boden des Kraters Shackleton am lunaren Südpol geglückt. Ihr ernüchterndes Fazit: Offenes Eis an der Oberfläche gibt es dort nicht - zumindest nicht in signifikanten Mengen.

Besonders für die amerikanischen Pläne zum Aufbau einer dauerhaft bemannten Station auf dem Mond wären Wasservorkommen auf dem Erdtrabanten von immenser Bedeutung. Aus dem Eis ließe sich Trinkwasser und Sauerstoff für die Atemluft der Station ebenso gewinnen wie Raketentreibstoff.

Abb.: Mosaik des Mond-Südpols aus Bildern der amerikanischen Sonde Clementine. Im Inneren vieler Krater herrscht ewiges Dunkel, dort könnte sich gefrorenes Wasser abgelagert haben. (Quelle: NASA /GSFC)

Da die Rotationsachse des Mondes fast senkrecht auf der Ekliptik steht, gibt es auf dem Erdtrabanten keine Jahreszeiten wie auf der Erde. Die Beleuchtungsverhältnisse an den Polen ändern sich nur unwesentlich, große Flächen werden von den Kraterwällen permanent vor dem Sonnenlicht abgeschirmt. Dort kann sich bei Temperaturen von minus 230 Grad dauerhaft Wasser im Mondboden ablagern, das in der Frühzeit des Sonnensystems durch Kometen auf den Erdtrabanten gebracht wurde.

1996 lieferten Radarmessungen der amerikanischen Sonde Clementine Hinweise darauf, dass es im Inneren des Kraters Shackleton am Mond-Südpol tatsächlich solche Eis-Ablagerungen geben könnte. Zwei Jahre später zeigten Messungen der ebenfalls amerikanischen Sonde Lunar Prospector mit einem Gammastrahlungs-Spektrometer ein erhöhtes Wasserstoff-Vorkommen in den dunklen Regionen des lunaren Südpols. Andererseits konnten Messungen mit dem großen Arecibo-Radioteleskop im Jahr 2006 kein Eis im Shackleton-Krater nachweisen.

Junichi Haruyama vom Institut für Weltraumforschung ISAS in Kanagawa und seine Kollegen hatten nun die Idee, mit der japanischen Mondsonde Selene erstmals einen direkten Blick in den Shackleton-Krater zu werfen. Denn die Neigung der Rotationsachse des Mondes gegen die Ekliptik ist mit 1,5 Grad zwar gering, führt aber doch zu kleinen Schwankungen der Beleuchtungszustände an den Mondpolen. So herrschte von Oktober bis Dezember 2007 am lunaren Südpol gewissermaßen "Sommer", die Sonne stand dort also etwas höher am Himmel als sonst.

Dadurch trafen ihre Strahlen jeweils auf einer Seite auf die Innenwand des Kraterwalls von Shackleton und die Kraterwand warf einen Teil des Sonnenlichts zurück in das Innere des Kraters. Diese schwache Beleuchtung reichte Haruyama und seinen Kollegen, um sich ein Bild von der Beschaffenheit der Oberfläche am Boden des Shackleton-Kraters zu machen.

"Wir haben keine auffällig hellen Flächen innerhalb des Shackleton-Kraters gefunden", schreiben die Forscher in der Online-Ausgabe von Science. Die Albedo innerhalb des Kraters liegt im Mittel bei 0,23 und weicht damit nicht von dem typischen Wert von 0,22 für den Mondboden ab.

Gibt es also kein Eis im Shackleton-Krater? Diese Frage kann auch diese Untersuchung nicht definitiv beantworten. "Es gibt keine Flächen aus offenem Eis oberhalb der Auflösung der Kamera von Selene", so die Forscher, und diese Auflösung liegt bei zehn Metern. Allerdings sei es immer noch möglich, dass Eis in geringen Mengen dem Regolith an der Mondoberfläche beigemischt ist oder dass das Eis unter einer dünnen Regolith-Schicht verborgen ist. Allerdings könne der vom Lunar Prospector nachgewiesene Wasserstoff auch durch den Sonnenwind zum Mond gebracht worden sein - in diesem Fall wäre kein gefrorenes Wasser zur Erklärung der damaligen Messergebnisse nötig.

Rainer Kayser



Weitere Infos:

• Originalarbeit:
  J. Haruyama et al., Lack of Exposed Ice Inside Lunar South Pole Shackleton Crater, Science Express,
  http://dx.doi.org/10.1126/science.1164020
• Institute of Space and Astronautical Science, Kanagawa:
  http://www.isas.ac.jp/e/
• Selene:
  http://www.selene.jaxa.jp/en/index.htm
• Clementine:
  http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/clementine.html
• Lunar Prospector:
  http://lunar.arc.nasa.gov/
  

Weitere Literatur:

• "The Clementine Bistatic Radar Experiment", S. Nozette et al., Science 274, 1495 (1996)
• "No evidence for thick deposits of ice at the lunar south pole", D. B. Campbell et al., Nature 443, 835 (2006)
• "Global Elemental Maps of the Moon: The Lunar Prospector Gamma-Ray Spectrometer", W. C. Feldman et al., Science 281, 1496 (1998)
  

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