Wasser auf der gesamten Mondoberfläche

  • 12. September 2017

Sonnenwind allein keine Erklärung für Wasser­vor­kommen in den Hoch­land-Regionen.

Bis vor wenigen Jahren galt die Mondoberfläche als völlig trocken. Dann belegte die Analyse von Infra­rot­messungen 2009 erst­mals das Vor­kommen von Wasser auf der Ober­fläche des Erd­trabanten. Jetzt konnten Christian Wöhler und Arne Grumpe von der TU Dort­mund gemein­sam mit Forschern aus Russ­land zeigen, dass auf der Mond­ober­fläche sogar deut­lich mehr Wasser vor­handen ist, als man bis­lang nach­weisen konnte.

Wasser auf der Mondoberfläche

Abb.: Die Verteilung von Wasser oder Hydroxyl auf der west­lichen Hälfte des Mondes am Morgen, Mittag und Nach­mittag: Blaue Farb­töne bedeuten hohe und gelb-röt­liche Farb­töne geringe Konzen­tra­tionen. (Bild: TU Dort­mund)

Das Team analysierte Infrarotmessungen, die ein Spektro­meter an Bord der indischen Raum­sonde Chandra­yaan-1 im Jahr 2009 auf­ge­nommen hatte. Dazu haben die Forscher eine neue Methode ent­wickelt, die eine genauere Analyse ermög­licht und daher zu neuen Erkennt­nissen führt. „Die Analyse von Infra­rot-Spektral­daten ist äußerst komplex“, sagt Wöhler. „So müssen zum Beispiel ver­schie­dene Ein­flüsse wie die Wärme­strahlung korri­giert werden. Darauf haben wir in diesem Fall beson­ders genau geachtet.“ So konnte das Team zeigen, dass Wasser­stoff-Sauer­stoff-Ver­bin­dungen in der ober­sten Schicht der gesamten Mond­ober­fläche ein­ge­lagert sind und nicht – wie bisher ange­nommen – aus­schließ­lich in der Nähe der Pole des Mondes. Darüber hinaus zeigt ihre Analyse, dass sich die Ver­tei­lung des Wassers im Ver­lauf des Mond­tages ver­ändert.

Vermutlich produziert der Sonnenwind das Wasser auf dem Mond. Er enthält Protonen, die mit dem Sauer­stoff im Gestein der Mond­ober­fläche reagieren. Wie genau diese Wasser­stoff-Sauer­stoff-Ver­bin­dungen aus­sehen, können die Forscher aller­dings nicht sagen. Sie ver­muten, dass es sich um Wasser oder Hydroxyl handelt. Da die chemische Bindung mit dem Ober­flächen­material nicht stark ist, löst sie sich im Laufe des Mond­tages durch Prozesse wie Ver­dampfung schnell wieder.

Für die Analyse der Infrarotmessungen nutzte das Team die Tatsache, dass Wasser­stoff-Sauer­stoff-Ver­bin­dungen wie Wasser und Hydroxyl Licht bei einer Wellen­länge von drei Mikro­metern absor­bieren. Diese Absorp­tion zeigte den Forschern, dass das Wasser beinahe über­all in der Ober­fläche gebunden ist. Ihre Ergeb­nisse machen außer­dem deut­lich, dass sich die Ver­tei­lung des Wassers im Laufe des Mond­tages ändert: So zeigen die Hoch­land-Regionen in den nörd­lichen und süd­lichen Breiten am Morgen und Abend eine stärkere Absorp­tion – und damit ein höheres Wasser­vor­kommen – als am Mittag. Die Mare-Regionen des Mondes zeigen dagegen zu allen Tages­zeiten eine schwächere Absorption.

Die Forschungsergebnisse machen außerdem deutlich, dass die Entstehung von Wasser oder Hydroxyl auf der Mond­ober­fläche noch genauer unter­sucht werden muss. Die Forscher gehen davon aus, dass in den Hoch­land-Regionen chemisch stärker gebun­dene Wasser- oder Hydroxyl-Kompo­nenten vor­handen sein müssen, die sich nicht auf­lösen, sondern den ganzen Tag lang bestehen bleiben. Diese können nicht durch die Absorp­tion von Protonen des Sonnen­winds erklärt werden. Dieser Frage­stellung wollen sich die Forscher im weiteren Ver­lauf ihrer Koope­ra­tion widmen.

TU Dortmund / RK

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