Das Innere unseres Mondes ist voller Wasser

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Eine neue Studie zeigt, dass über die gesamte Mondoberfläche verteilte vulkanische Ablagerungen, im Vergleich zum umgebenen Gelände, hohe Anteile an eingeschlossenem Wasser aufweisen. Die Ablagerungen bestehen vermutlich aus Glaskugeln, die sich durch explosive Eruptionen in den vulkanischen Regionen gebildet haben. Dies unterstützt die Theorie, dass sich unter der Oberfläche ein sehr wasserreicher Mantel befindet.

Jahrelang wurde von der Wissenschaft angenommen, dass das Innere des Mondes weitestgehend arm an Wasser und anderen leichtflüchtigen Stoffen ist. Seit 2008 jedoch änderten sich diese Annahmen, als ein Forscherteam Spuren von Wasser in einigen der vulkanischen Glaskugeln entdeckte, die von den Apollo 15 und 17 Missionen zur Erde gebracht wurden. Im Jahre 2011 wurden weitere Studien an kleinsten kristallinen Formationen in diesen Kugeln gemacht und entdeckt, dass diese ähnlich viel Wasser enthalten, wie einige Basalte auf der Erde. Man kann also sagen, dass der Mantel des Mondes, oder zumindest Teile davon, soviel Wasser wie der der Erde enthält.

„“Die Hauptfrage ist nun, ob diese Apollo Proben die gesamten Konditionen des Mondinneren widerspiegeln oder nur ungewöhnliche oder anormale wasserreiche Regionen eines ansonsten trockenen Mantels,““ sagte Ralph Milliken, Erstautor der neuen Studie und Privatdozent am Institut für Erde, Umwelt- und Planetenforschung der Brown Universität.

Bei Betrachten der aus dem Mondorbit gemessenen Daten können die Forscher große pyroklastische Ablagerungen untersuchen, die fast alle Signaturen von Wasser aufweisen. Dies lässt also vermuten, dass die Apollo Proben nicht anormal sind und vermutlich der Großteil des Mondinneren einen signifikanten Anteil an Wasser aufweist.

Um das Wasser aus dem Orbit nachzuweisen, wird das vom Mond reflektierte Licht mit Spektrometern gemessen. Anhand der Wellenlängen, die absorbiert bzw. reflektiert werden, können dann Aussagen über die Zusammensetzung des Mondes getroffen werden.

Problematisch ist allerdings, dass die Mondoberfläche innerhalb eines Tages aufgeheizt wird, besonders die Regionen in denen sich diese pyroklastischen Ablagerungen befinden. Die Spektrometer messen also noch zusätzlich zu dem reflektierten Licht die Hitze.

„“Die thermische Strahlung hat die gleichen Wellenlängen, auf denen wir nach Wasser suchen,““ sagte Milliken. „“Um also mit Vertrauen sagen zu können, dass Wasser vorhanden ist, müssen wir zunächst die Komponente der thermischen Strahlung ausmachen und dann rausrechnen.““

Um das zu machen, nutzten Li und Milliken Messdaten aus Laborexperimenten mit Proben der Apollo Missionen und kombinierten dies mit detaillierten Temperaturprofilen aus den betrachteten Gebieten der Mondoberfläche.

In fast jedem der großen pyroklastischen Ablagerungen, inklusive der nahe Apollo 15 und 17 gelegenen Stellen an denen die wasserhaltigen Glaskugeln gefunden wurden, fanden die Forscher auch mit dieser Methode der Fernerkundung Beweise für ein Vorhandensein von Wasser.

„“Die Verteilung dieser wasserhaltigen Ablagerungen ist das Wichtige,““ sagte Milliken. „“Sie sind über die Oberfläche verteilt, das sagt uns, dass das in den Apollo-Proben gefundene Wasser kein EInzelfall ist. Mondpyroklastika scheinen im Allgemeinen wasserreich zu sein, was auf einen ebenfalls wasserreichen Mantel schließen lässt.““

Dass der Mond Wasser beheimatet lässt nun einige Fragen über seine Entstehung aufkommen. Die wahrscheinlichste Entstehungstheorie des Mondes ist die sogenannte Impakttheorie: der Mond soll sich nach dem Aufprall eines Himmelskörpers, etwa der Größe von Mars, auf die Erde aus dem in die Umlaufbahn geratenen Material geformt haben. Einer der Gründe, warum man bisher annahm das Mondinnere sei staubtrocken, ist, dass es ziemlich unwahrscheinlich wirkt, dass der für die Bildung von Wasser wichtige Wasserstoff die Hitze des Aufpralls überlebt hat.

„“Die wachsenden Beweise für Wasser im Innern des Mondes lassen vermuten, dass das Wasser irgendwie überlebt haben muss, oder dass es kurz nach dem Aufprall durch Asteroiden oder Kometen auf den Mond kam, noch bevor dieser sich komplett verfestigte,““ sagte Li. „“Die exakte Herkunft von Wasser im Mondinnern ist noch immer eine große Frage.““

Neben der neuen Erkenntnisse über die Geschichte von Wasser im frühen Sonnensystem, kann dies auch Auswirkungen auf künftige Mondmissionen haben. Die vulkanischen Kugeln enthalten nicht viel Wasser – um die 0,05 Massenanteil in Prozent – aber dafür gibt es riesige Ablagerungen, wo Wasser potenziell gefördert werden kann.

„“Andere Studien deuten auf Wassereis in den schattigen Gebieten der Polarregionen hin, aber die pyroklastischen Ablagerungen sind in Gebieten, die einfacher zu erreichen sind,““ sagte Li. „“Alles, was uns hilft, künftige Mondforscher davor zu bewahren, Tonnen an Wasser von zu Hause mitzubringen, ist ein großer Schritt. Und unsere Ergebnisse schlagen eine neue Alternative dazu vor.““

 

Veröffentlichung: Ralph E. Milliken, Shuai Li. Remote detection of widespread indigenous water in lunar pyroclastic deposits. Nature Geoscience, 2017; DOI: 10.1038/ngeo2993

Quelle: Brown University. „Moon has a water-rich interior.“ ScienceDaily. ScienceDaily, 24 July 2017. www.sciencedaily.com/releases/2017/07/170724114125.htm

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Shari van Treeck

Shari van Treeck, 29, hat BSc Geophysik und Meteorologie und MSc Physik der Erde und Atmosphäre mit dem Schwerpunkt Weltraumgeophysik an der Universität zu Köln studiert. Seit 2015 ist sie Doktorandin im Sonderforschungsbereich Transregio 32 an der Universität Bonn in der angewandten Geophysik.