Auf dem Mond gibt es Wasser, aber die Wissenschaftler haben nur eine ungefähre Vorstellung davon, wo es sich befindet und in welcher Form es vorliegt. Eine bahnbrechende NASA-Mission wird einige Antworten liefern. Eine Pressemitteilung der NASA.
Quelle: NASA, JPL, 29. Oktober 2024.
(Bild: Lockheed Martin Space)
Pasadena, 29. Oktober 2024 – Wenn die NASA-Sonde Lunar Trailblazer im nächsten Jahr den Mond umkreist, wird sie dazu beitragen, ein ewiges Rätsel zu lösen: Wo befindet sich das Wasser auf dem Mond? Wissenschaftler haben Anzeichen gesehen, die darauf hindeuten, dass es auch dort existiert, wo die Temperaturen auf der Mondoberfläche sehr hoch sind, und es gibt gute Gründe für die Annahme, dass es in Form von Oberflächeneis in dauerhaft beschatteten Kratern zu finden ist, also an Orten, die seit Milliarden von Jahren kein direktes Sonnenlicht mehr gesehen haben. Aber bisher gibt es nur wenige endgültige Antworten, und ein vollständiges Verständnis der Natur des Wasserkreislaufs auf dem Mond bleibt hartnäckig im Dunkeln.
An dieser Stelle kommt Lunar Trailblazer ins Spiel. Der kleine Satellit, der vom Jet Propulsion Laboratory der NASA verwaltet und vom Caltech in Pasadena, Kalifornien, koordiniert wird, wird das Oberflächenwasser des Mondes in noch nie dagewesener Detailgenauigkeit kartieren, um die Menge, den Ort und die Form des Wassers sowie seine zeitlichen Veränderungen zu bestimmen.
„Hochauflösende Messungen der Art und Menge des Mondwassers werden uns helfen, den lunaren Wasserkreislauf zu verstehen, und sie werden uns Hinweise auf andere Fragen geben, wie z. B. wie und wann die Erde ihr Wasser erhalten hat“, sagte Bethany Ehlmann, leitende Forscherin für Lunar Trailblazer am Caltech. „Aber auch das Verständnis des Wasserbestands auf dem Mond ist wichtig, wenn wir eine dauerhafte Präsenz von Menschen und Robotern auf dem Mond und darüber hinaus erreichen wollen.
Künftige Forscher könnten das Mondeis verarbeiten, um atembaren Sauerstoff oder sogar Treibstoff herzustellen. Und sie könnten auch Wissenschaft betreiben. Anhand der Informationen von Lunar Trailblazer könnten künftige bemenschte oder robotergestützte wissenschaftliche Untersuchungen Proben aus dem Eis entnehmen, um später zu ermitteln, woher das Wasser stammt. Das Vorhandensein von Ammoniak in den Eisproben könnte zum Beispiel darauf hinweisen, dass das Wasser von Kometen stammt; Schwefel hingegen könnte zeigen, dass es aus dem Mondinneren an die Oberfläche gelangt ist, als der Mond noch jung und vulkanisch aktiv war.
„In der Zukunft könnten Wissenschaftler das Eis im Inneren von dauerhaft beschatteten Kratern analysieren, um mehr über die Ursprünge des Wassers auf dem Mond zu erfahren“, sagte Rachel Klima, stellvertretende Forschungsleiterin von Lunar Trailblazer am Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland. „So wie ein Eiskern aus einem Gletscher auf der Erde die Geschichte der atmosphärischen Zusammensetzung unseres Planeten offenbaren kann, könnte dieses unberührte Mondeis Hinweise darauf liefern, woher das Wasser kam und wie und wann es dorthin gelangte.“
Auch die Frage, ob sich Wassermoleküle frei auf der Mondoberfläche bewegen oder im Gestein eingeschlossen sind, ist wissenschaftlich wichtig. Wassermoleküle könnten sich im Laufe eines Mondtages von frostigen „Kältefallen“ zu anderen Orten bewegen. Der von der Sonne aufgeheizte Frost sublimiert (er verwandelt sich von festem Eis in ein Gas, ohne eine flüssige Phase zu durchlaufen), so dass die Moleküle als Gas zu anderen kalten Orten wandern können, wo sie neuen Frost bilden könnten, wenn die Sonne über den Mond wandert. Das Wissen darüber, wie sich das Wasser auf dem Mond bewegt, könnte auch zu neuen Erkenntnissen über die Wasserkreisläufe auf anderen luftlosen Körpern, wie Asteroiden, führen.
Zwei Instrumente, eine Mission
Zwei wissenschaftliche Instrumente an Bord der Sonde werden dazu beitragen, diese Geheimnisse zu lüften: das hochauflösende Infrarotspektrometer Volatiles and Minerals Moon Mapper (HVM3) und der multispektrale Infrarot-Imager Lunar Thermal Mapper (LTM).
Das vom JPL entwickelte HVM 3 wird die spektralen Fingerabdrücke, d. h. die Wellenlängen des reflektierten Sonnenlichts, von Mineralien und den verschiedenen Formen von Wasser auf der Mondoberfläche erkennen und kartieren. Das Spektrometer kann das schwache, von den Kraterwänden reflektierte Licht nutzen, um auch den Boden von ständig beschatteten Kratern zu erkennen.
Das LTM-Instrument, das von der Universität Oxford gebaut und von der britischen Weltraumbehörde finanziert wurde, wird die Mineralien und thermischen Eigenschaften derselben Mondlandschaft kartieren. Zusammen ergeben sie ein Bild von der Menge, dem Ort und der Form des Wassers und zeigen gleichzeitig, wie sich seine Verteilung im Laufe der Zeit verändert.
„Das LTM-Instrument kartiert präzise die Oberflächentemperatur des Mondes, während das HVM3-Instrument nach der spektralen Signatur von Wassermolekülen sucht“, so Neil Bowles, Instrumentenwissenschaftler für LTM an der Universität Oxford. „Beide Instrumente werden es uns ermöglichen zu verstehen, wie sich die Oberflächentemperatur auf das Wasser auswirkt, und so unser Wissen über das Vorhandensein und die Verteilung dieser Moleküle auf dem Mond zu verbessern.“
Lunar Trailblazer wiegt nur 200 Kilogramm (440 Pfund) und misst 3,5 Meter (11,5 Fuß) in der Breite, wenn seine Solarpaneele vollständig entfaltet sind, und wird den Mond in einer Entfernung von 100 Kilometern (60 Meilen) umkreisen. Die Mission wurde im Rahmen des SIMPLEx-Programms (Small Innovative Missions for Planetary Exploration) der NASA für das Jahr 2019 ausgewählt und wird im Rahmen der NASA-Initiative Commercial Lunar Payload Services mit dem gleichen Start wie die Intuitive Machines-2 zum Mond fliegen. Lunar Trailblazer hat Anfang Oktober am Caltech eine kritische Prüfung der Betriebsbereitschaft bestanden, nachdem er im August bei Lockheed Martin Space in Littleton, Colorado, wo er zusammengebaut wurde, Umwelttests absolviert hatte.
Der Orbiter und seine wissenschaftlichen Instrumente durchlaufen nun Tests der Flugsystem-Software, die wichtige Aspekte des Starts, der Manöver und der wissenschaftlichen Mission in der Mondumlaufbahn simulieren. Gleichzeitig führt das Betriebsteam unter der Leitung des IPAC am Caltech Tests durch, um die Steuerung, die Kommunikation mit dem Deep Space Network der NASA und die Navigation zu simulieren.
Mehr über Lunar Trailblazer
Lunar Trailblazer wird vom JPL verwaltet, und die wissenschaftliche Untersuchung und der Missionsbetrieb werden vom Caltech mit dem Missionsbetriebszentrum am IPAC geleitet. Das JPL, das von Caltech für die NASA verwaltet wird, stellt auch die Systemtechnik, die Missionssicherung, das HVM3-Instrument sowie die Missionsplanung und Navigation bereit. Lockheed Martin Space liefert das Raumfahrzeug, integriert das Flugsystem und unterstützt den Betrieb unter Vertrag mit Caltech.
Die Untersuchungen der SIMPLEx-Mission werden vom Programmbüro für planetarische Missionen im Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, als Teil des Discovery-Programms im NASA-Hauptquartier in Washington geleitet. Das Programm führt weltraumwissenschaftliche Untersuchungen in der Abteilung Planetenforschung des Science Mission Directorate der NASA im NASA-Hauptquartier durch.
Weitere Informationen über Lunar Trailblazer finden Sie unter:
https://www.jpl.nasa.gov/missions/lunar-trailblazer/
Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth
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