Gibt es Wasser auf dem Mond? Chang'e 5 „geht in die Wildnis“ und liefert einen weiteren „harten Beweis“

Gibt es Wasser auf dem Mond? Wie viel Wasser ist in 1 Tonne Mondboden enthalten?

Die neuesten Forschungsergebnisse aus den Erkundungsdaten von Chang'e-5 zeigen, dass sich in einer Tonne Mondboden etwa 120 Gramm „Wasser“ befinden. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden am 8. Januar online in Science Advances veröffentlicht.

Hintergrundbild und Wassergehalt des Probenahmegebiets Chang'e-5. Bild bereitgestellt vom Forschungsteam

Basierend auf den vom „Lunar Mineralogy Spectrometer“ an Bord von Chang'e-5 erfassten Daten haben Forscher des Instituts für Geologie und Geophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und anderer Einheiten erstmals den Wassergehalt unter In-situ-Bedingungen auf der Mondoberfläche ermittelt.

Es muss erklärt werden, dass das „Wasser“, das Wissenschaftler untersuchen, nicht das „Wasser“ ist, das wir trinken. „Das vom Spektrometer erkannte ‚Wasser‘ bezieht sich auf Wassermoleküle oder Hydroxylgruppen in Mineralien, die unter bestimmten Bedingungen in das Wasser umgewandelt werden können, das wir trinken“, sagte Lin Honglei, Erstautor des Artikels und assoziierter Forscher am Institut für Geologie und Geophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.

Ein halbes Jahrhundert Debatten

Gibt es Wasser auf dem Mond? Diese Frage beschäftigt nicht nur die Öffentlichkeit, auch Wissenschaftler wollen die Antwort wissen.

Bereits 1952 spekulierte der amerikanische Chemiker Harold Urey kühn, dass in den Vertiefungen des Mondes, die von der Sonne nie erreicht werden, flüchtige Substanzen wie Wasser existieren könnten.

Von 1969 bis 1972 sammelte die US-amerikanische Apollo-Mission zahlreiche Proben vom Mond und brachte sie zur Erde zurück. Damit hatten die Menschen endlich die Möglichkeit, direkt zu messen, ob es auf dem Mond Wasser gab. Leider war der Mondboden sehr trocken und die Instrumente, die die Astronauten zur Messung der Atmosphäre auf der Mondoberfläche zurückgelassen hatten, konnten kein Wasser nachweisen. Dies scheint die Tatsache zu bestätigen, dass „der Mond trocken ist“.

Obwohl sowjetische Wissenschaftler 1978 in Proben der Luna-24-Mission Spuren von Wasser maßen, wurden die Ergebnisse nicht ernst genommen.

Bis zum Start der Clementine-Mission im Jahr 1994 stagnierte die Forschung zum Mondwasser.

Im Jahr 2009 wurde eine andere Entdeckung gemacht. Das vom indischen Raumfahrzeug Chandrayaan-1 an Bord getragene Mondmineralkartierungsspektrometer fand heraus, dass Wasser auf dem Mond allgegenwärtig ist und der Wassergehalt mit zunehmender geographischer Breite zunimmt.

„Dieses Entdeckungsergebnis hat die Wissenschaftler äußerst aufgeregt. Dies ist möglicherweise das erste Mal, dass viele Menschen erkannt haben, dass es auf dem Mond Wasser gibt.“ Lin Honglei sagte, dass sich „Wasser“ hier auf Wassermoleküle oder Hydroxylgruppen bezieht.

Seitdem haben die Cassini-Sonde zum Saturn, die Deep Impact-Sonde zu Kometen und der Lunar Observation and Sensing Satellite (LCROSS) Spektrometer eingesetzt, um die Existenz von Wasser auf dem Mond zu bestätigen.

Kurz gesagt: Nach mehr als einem halben Jahrhundert der Debatte und Erforschung gibt es verschiedene „harte Beweise“, die die Menschen glauben lassen, dass es Wasser auf dem Mond gibt, aber bis heute wurde auf der Mondoberfläche kein Wasser in situ nachgewiesen!

Die Chang'e-5-Sonde trug ein Mondmineralspektrometer, das während der Probenentnahme das Spektrum der Mondoberfläche erfasste. Lin Honglei sagte, dass diese Daten uns die erste Möglichkeit bieten, Wassersignale auf der Mondoberfläche aus nächster Nähe und mit hoher Auflösung zu erkennen.

Anders als flüssiges Wasser im allgemeinen Sinne ist das vom Spektrometer auf der Mondoberfläche erkannte „Wasser“ im Gestein verborgen. Die Wassermoleküle stellen „gebundenes Wasser“ dar, das durch leichtes Erhitzen freigesetzt werden kann, während die Hydroxylgruppen „strukturiertes Wasser“ darstellen, für dessen Ausfällung eine höhere Temperatur erforderlich ist.

Wasser im Mondboden

Den größten Anteil daran hat der Sonnenwind.

Das Chang'e-5-Spektrometer führte spektrale Beobachtungen einer Fläche von etwa 2 Quadratmetern im Probenahmegebiet durch. Zu den Beobachtungsobjekten gehörte neben dem Mondboden auch ein nicht mitgebrachtes Felsstück.

Die Ergebnisse der Datenanalyse zeigen, dass der Wassergehalt im Probenahmegebiet Chang'e-5 unter 120 ppm liegt, während der Wassergehalt in den Gesteinen bei etwa 180 ppm liegt. „Dies entspricht etwa 120 Gramm Wasser in einer Tonne Mondboden und etwa 180 Gramm Wasser in einer Tonne Gestein“, erklärte Lin Honglei.

Also, woher kommt dieses Wasser?

Zusammen mit der Probenanalyse wird deutlich, dass der größte Teil des Wassers im Mondboden vom Sonnenwind stammt.

Lin Yangting, einer der korrespondierenden Autoren des Artikels und Forscher am Institut für Geologie und Erde, sagte, dass der Sonnenwind, der auf die Mondoberfläche trifft und sich mit Sauerstoff im Mondboden verbindet, viel Wasserstoff enthält und Hydroxylgruppen oder Wassermoleküle bildet.

Verglichen mit dem Wassergehalt von 120 ppm im Mondboden sind in den Gesteinen noch 60 ppm mehr Wasser enthalten. Woher kommt das zusätzliche Wasser? Forscher vermuten, dass die Steine ​​aus einem Gebiet stammen, das älter ist als der lokale Basalt an der Landestelle von Chang'e 5, und dass das zusätzliche Wasser möglicherweise Wasser im Inneren des Mondes darstellt. „Der niedrige Wassergehalt im Mondboden könnte auf den trockeneren Mondmantel im Landegebiet von Chang’e-5 oder auf die Tatsache zurückzuführen sein, dass dort eine starke Entgasung stattgefunden hat, was mit den langfristigen Vulkanausbrüchen im Ozean der Stürme übereinstimmt“, sagte Lin Honglei.

Vor nicht allzu langer Zeit veröffentlichte ein Forschungsteam des Instituts für Geologie und Geophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften drei Artikel gleichzeitig in Nature. In einem der Artikel wurde über die Ergebnisse der Wassererkennung im Inneren des Mondes berichtet, die auf der Analysetechnologie einer Nano-Ionensonde beruhte. Dabei wurde festgestellt, dass der Quellbereich des Mondmantels im Landegebiet von Chang'e-5 sehr „trocken“ war. Es wurde spekuliert, dass einer der Gründe eine intensive Entgasung durch lang anhaltende Vulkanausbrüche im Ozean der Stürme sein könnte.

Lin Honglei führte aus, dass Chang'e-5 die einzige Mission sei, die sowohl Proben zurückbringen als auch vor Ort Spektren der Mondoberfläche erfassen könne. Anhand der Proben können die Verteilung und Existenzform des Wassers in den Mondbodenpartikeln detailliert analysiert und die Quelle anhand von Isotopen aufgespürt werden. Die In-situ-Spektren können mit der orbitalen Fernerkundung verknüpft werden, um die globale Verteilung und die zeitlichen Variationsmerkmale des Mondoberflächenwassers zu untersuchen.

Die Verteilung des Wassers auf der Mondoberfläche könnte stark mit dem Breitengrad korrelieren. Von den bisher zurückgebrachten Proben weist Chang'e-5 die höchste geographische Breite auf, was für die Untersuchung der Verteilung und Quelle des Wassers auf der Mondoberfläche von großer Bedeutung ist. Lin Yangting sagte, dass Chang'e-6 und Chang'e-7 auch in Zukunft den Inhalt und die Verteilung des Wassers auf der Mondoberfläche vor Ort und im Orbitalbereich ermitteln werden. Die Ergebnisse dieser Forschung werden auch dazu beitragen, die wissenschaftlichen Ziele von Chang'e-6 und Chang'e-7 zu verwirklichen.

Zugehörige Papierinformationen:

https:doi.org/10.1126/sciadv.abl9174

Umfassende Quellen: Science and Technology Daily, China Science Daily usw.