13-12-2022
13-12-2022
Bei der Untersuchung von Mondproben, die von der Chang'e-5-Mission geborgen wurden, fanden chinesische Wissenschaftler heraus, dass die Mondbodenkörner in der Region mittlerer Breitengrade mehr vom Sonnenwind eingetragenes Wasser enthalten als bisher angenommen.
Auf der Grundlage dieser Erkenntnis gehen die Wissenschaftler davon aus, dass in den hohen Breitengraden des Mondes eine große Menge an Wasserressourcen zur Nutzung zur Verfügung steht.
Zuvor hatten die Wissenschaftler das Vorhandensein von Oberflächenwasser auf dem Mond entdeckt. Sie gingen davon aus, dass Sonnenwinde, vulkanische Ausgasungen und Asteroiden- bzw. Kometeneinschläge wahrscheinlich wichtige Quellen für Oberflächenwasser auf dem Mond sind.
Doch wie gelangt das Wasser auf den Mond und wie bleibt es dort? Wie viel Wasser befindet sich im Mondboden? Wie ist das Wasser räumlich verteilt? Eine Untersuchung der Mondbodenproben, die von der chinesischen Mission Chang'e-5 zurückgebracht wurden, hat ein neues Licht auf diese Fragen geworfen.
Das Forscherteam unter der gemeinsamen Leitung von Wissenschaftlern des National Space Science Center (NSSC) und des Institute of Geology and Geophysics (IGG), die beide der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) angehören, veröffentlichte die neuen Erkenntnisse am Dienstag in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.
Lin Yangting, ein Forscher am IGG, der die Studie leitete, erklärte, dass es sich bei dem Wasser, auf das sie sich beziehen, nicht um Wasser im üblichen Sinne handelt, sondern um das strukturelle Wasser, das in Bodenkörnern zu finden sei. Da Wasserstoff einer der Hauptbestandteile von Wasser ist, wird die Wasserstoffkonzentration üblicherweise zur Angabe des Wassergehalts verwendet.
Das Forscherteam wählte 17 Mondbodenkörner, darunter Olivin, Pyroxen, Plagioklas und Glas, aus Chang'e-5-Proben aus und führte eine experimentelle Analyse des Wasserstoffgehalts und der Isotope mit einer neu entwickelten Profilierungstechnik auf einem Sekundärionen-Massenspektrometer im Nanomaßstab durch.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass der durchschnittliche Wassergehalt in der obersten 0,1-Mikrometer-Zone der Mondkörner 0,7 Gewichtsprozent beträgt, was für nichtwässrige Mineralien recht hoch ist. Anschließend wiesen sie anhand des Deuterium-Wasserstoff-Verhältnisses nach, dass das Wasser auf der Mondoberfläche ausschließlich aus dem Sonnenwind stammt.
„Die von der Sonne ausgestrahlten Wasserstoffionen erreichen eine durchschnittliche Geschwindigkeit von 450 Kilometern pro Sekunde und treffen die Oberfläche der Mondbodenkörner wie Kugeln“, sagte Tian Hengci, der Co-Erstautor der Studie und außerordentlicher Professor am IGG.
Auf der Grundlage der Analyse von Erhitzungsexperimenten führte das Forscherteam Simulationen über die Erhaltung von Wasserstoff in Mondböden bei verschiedenen Temperaturen durch, und die Ergebnisse zeigten, dass das vom Sonnenwind erzeugte Wasser in den mittleren und hohen Breitengraden der Mondoberfläche gut erhalten werden konnte.
Bisher konnten die Wissenschaftler die zurückgekehrten Proben nicht verwenden, um den möglichen Einfluss des Breitengrads auf den Wassergehalt der Mondoberfläche zu untersuchen, da die von den Apollo-Missionen der Vereinigten Staaten und den Luna-Missionen der Sowjetunion gesammelten Mondproben alle aus den Gebieten mit niedrigem Breitengrad stammten.
Die chinesische Mission Chang'e-5 hat Ende 2020 erfolgreich 1.731 Gramm Mondproben geborgen. Die Sonde landete auf 43,06 Grad nördlicher Breite des Mondes und damit auf einem höheren Breitengrad als die Landestellen der Apollo- und Luna-Missionen. Außerdem ist das Kristallisationsalter des Basalts im Landegebiet von Chang'e-5 etwa 2 Milliarden Jahre alt und damit viel jünger als die Probenahmegebiete der Apollo- und Luna-Missionen.
„Die Proben von Chang'e-5 boten uns die Möglichkeit, die Entwicklung des Sonnenwindes sowie die Implantation und Migration von Wasser auf der Mondoberfläche zu untersuchen“, sagte Xu Yuchen, der Erstautor der Studie vom NSSC.
Auf der Grundlage der Analyseergebnisse der Chang'e-5-Proben und der experimentellen Daten der Apollo-Proben erstellte das Forscherteam ein dynamisches Gleichgewichtsmodell zwischen der Wasserstoffimplantation durch den Sonnenwind und dem Diffusionsverlust durch Erhitzung.
Das Modell sagte voraus, dass lunare Körner in den hohen Breitengraden mehr vom Sonnenwind eingetragenes Wasser in ihren Rändern enthalten. Die oberste 0,1-Mikron-Zone der Mondkörner könnte bis zu 8,5 Gewichtsprozent Wasser enthalten. Werden die Mondböden nach Partikelgröße sortiert, könnte der Wassergehalt in den Partikeln unter 2 Mikrometern 2 Gewichtsprozent erreichen.
„Diese Entdeckung ist von großer Bedeutung für die zukünftige Nutzung der Wasserressourcen auf dem Mond. China plant den Bau einer wissenschaftlichen Forschungsstation in der Südpolarregion des Mondes. Unsere Forschung zeigt, dass es in der Südpolarregion des Mondes möglicherweise mehr Wasser gibt als bisher angenommen. Und es ist relativ einfach, das im Mondboden enthaltene Wasser durch Sortierung der Partikelgröße und Erhitzung zu nutzen“, so Lin.
Wolfram Adolphi ist ein bekannter China-Experte in Deutschland. Die Geschichte der Kommunisten Partei Chinas bezeichnet er als einen wichtigen Bestandteil der Weltgeschichte, auch, weil die Partei seit ihrer Gründung vor einem Jahrhundert augenfällige Erfolge erzielt habe.
Lodro lebt im Kreis Damxung in Lhasa und ist ein ländlicher Filmvorführer in gemeinnützigen Openair-Kinos. Seit 1985 ist er in fast zweihundert Dörfer im Grasland von Nordtibet gereist.
