Das Vorhandensein und der Ursprung von Wasser auf der Mondoberfläche sind ein Thema von wachsendem wissenschaftlichem Interesse, insbesondere im Zusammenhang mit der zukünftigen Weltraumforschung und der Möglichkeit, Mondressourcen zu nutzen. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Mondwasser größtenteils aus dem Sonnenwind stammt – einem konstanten Strom geladener Teilchen, der von der Sonne ausgesendet wird – und dass seine Verteilung stark von der Breite des Mondes und der Reife seines Bodens (Regolith) beeinflusst wird.
Wichtige Erkenntnisse der Chang’e-6-Mission
Ein Forscherteam des Instituts für Geologie und Geophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (IGGCAS) analysierte Mondbodenproben, die von der chinesischen Chang’e-6-Mission zurückgebracht wurden, bei der zum ersten Mal Material von der anderen Seite des Mondes gesammelt wurde. Die Proben zeigten überraschend hohe Konzentrationen an Hydroxyl (OH) und Wasser (H2O) sowie außergewöhnlich niedrige Deuterium-zu-Wasserstoff-Verhältnisse (D/H). Diese Eigenschaften stimmen stark mit der Theorie überein, dass Mondwasser aus dem Sonnenwind entsteht.
Vergleicht man diese Proben mit denen der chinesischen Chang’e-5-Mission (entnommen auf einem ähnlichen Breitengrad auf der nahen Seite) und den Apollo-Missionen der NASA (aus niedrigeren Breitengraden), deuten die Untersuchungen auf eine weltweite Wasserversorgung aus dem Sonnenwind hin, deren Verteilung hauptsächlich vom Breitengrad und der Regolithreife bestimmt wird – ein Maß dafür, wie verwittert und verändert der Mondboden geworden ist.
Die Rolle von Breitengrad und Regolith-Reife
Der Breitengrad, der eng mit der Temperatur verknüpft ist, scheint ein wichtiger Faktor zu sein. Frühere Beobachtungen der indischen Mission Chandrayaan-1 mit dem Moon Mineralogy Mapper (M3)-Instrument zeigten zunächst, dass Hydroxyl in höheren Breiten konzentriert ist. Während spätere Analysen zu widersprüchlichen Ergebnissen führten, verstärken die Ergebnisse von Chang’e-6 diesen Zusammenhang. Proben aus höheren Breiten enthalten tendenziell mehr Wasser.
Auch die Regolith-Reife spielt eine wesentliche Rolle. Reiferer Regolith, der längere Zeit der Weltraumverwitterung und Sonneneinstrahlung ausgesetzt war, speichert tendenziell höhere Wasserkonzentrationen. Die Chang’e-6-Proben zeigten im Vergleich zu denen der Chang’e-5-Mission stärkere Wasserabsorptionssignale und eine höhere Regolithreife, obwohl sie auf Kornebene ähnliche Mengen Wasser enthielten.
Die Herausforderung, Mondwasser zu messen
Die genaue Bestimmung der Häufigkeit und Verteilung des Mondoberflächenwassers ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Frühere Versuche, globale Daten mithilfe verschiedener thermischer Korrekturmethoden zu analysieren, führten zu widersprüchlichen Schlussfolgerungen. Die Forscher betonten, dass die direkte Laboranalyse zurückgegebener Mondbodenproben die zuverlässigsten Daten liefert.
Überbrückung der Wissenslücke auf der Mondrückseite
Vor Chinas Mondmissionen war das Verständnis der Zusammensetzung der Mondrückseite auf Fernerkundungsdaten beschränkt. Die Apollo- und Luna-Proben lieferten wertvolle Informationen über Wassergehalt und -herkunft, wurden jedoch auf der erdnahen Seite in niedrigeren Breiten gesammelt. Chinas Chang’e-5-Mission (2020) brachte Boden von einem Standort mittlerer Breite auf der vorderseitigen Seite zurück, und die jüngste Chang’e-6-Mission lieferte Proben von einem Standort mittlerer Breite auf der anderen Seite. Diese Proben ermöglichen direkte Vergleiche zwischen den beiden Seiten des Mondes und verbessern unser Verständnis der Wasserverteilung.
Analytische Methoden und Ergebnisse
Die Forscher verwendeten zwei wichtige Analysemethoden, um die Chang’e-6-Proben zu untersuchen:
- Spektralmessungen: Quantifizierte den gesamten OH/H2O-Gehalt und ergab eine Massenkonzentration von 183 ± 34 ppm.
- NanoSIMS-Tiefenprofilierung: Gemessene Wasserstoffhäufigkeiten und D/H-Verhältnisse auf der mikroskopischen Kornskala. Diese Analyse ergab hohe Wasserstoffkonzentrationen (1.000–17.500 ppm) und extrem niedrige δD-Werte (bis zu −983‰) – starke Beweise für den Ursprung des Sonnenwinds.
Implikationen für die zukünftige Mondforschung
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Mondoberflächenwasser wahrscheinlich in hochreifen Regolithen in höheren Breiten am häufigsten vorkommt. Das Verständnis dieser Beziehung ist von entscheidender Bedeutung für die Planung künftiger Bemühungen zur Nutzung der Mondressourcen. Die Forschung unterstreicht, wie wichtig es ist, bei der Suche nach Wasser auf dem Mond sowohl den Breitengrad als auch die Regolithreife zu berücksichtigen.
An der Forschungskooperation waren das CAS Shanghai Institute of Technical Physics, das CAS Institute of Geochemistry und die China Academy of Aerospace Systems and Innovation beteiligt. >Letztendlich stellt diese Studie einen bedeutenden Fortschritt beim Verständnis der Herkunft und Verteilung des Mondwassers und seines Potenzials zur Unterstützung zukünftiger Weltraumbemühungen dar.
