Das Instrument LAMP gibt Aufschluss über die Bewegung des Mondwassers

Mit dem Lyman Alpha Mapping Project (LAMP) an Bord des Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) konnten Wissenschaftler beobachten, wie sich Wassermoleküle auf der Tagseite des Mondes bewegen. In einem Artikel, das in den Geophysical Research Letters veröffentlicht wurde, wird beschrieben, wie LAMP-Messungen von der spärlichen Schicht an Molekülen, welche vorübergehend an der Oberfläche haften, dabei helfen, die lunaren Hydration-Veränderungen im Laufe eines Tages zu bestimmen.

Bis vor zehn Jahren glaubten die Wissenschaftler, der Mond sei trocken, mit Wasser das hauptsächlich als Eis in permanent beschatteten Kratern in der Nähe der Pole vorhanden sei. In jüngerer Zeit haben Wissenschaftler Oberflächenwasser in spärlichen Beständen von Molekülen identifiziert, die im Mondboden oder im Regolith gebunden sind. Die Menge und die Standorte variieren je nach Tageszeit. Dieses Wasser kommt in höheren Breiten häufiger vor und wandert bei Erwärmung der Oberfläche.

„Dies ist ein wichtiges neues Ergebnis über das Mondwasser und ein heißes Thema, da sich unser Raumfahrtprogramm wieder auf die Erkundung des Mondes konzentriert“, sagte Dr. Kurt Retherford vom SwRI und Projektwissenschaftler des LRO LAMP-Instruments. „Wir haben vor kurzem LAMP's Lichtsammelmodus umgestellt, um die reflektierten Signale auf der Tagseite des Mondes präziser messen zu können. Jetzt können wir genauer verfolgen, wo sich das Wasser befindet und viel es davon gibt.“

Wassermoleküle bleiben so lang fest am Regolith gebunden, bis die Oberflächentemperaturen um den lunaren Mittag ihren Höhepunkt erreichen. Dann lösen sich die Moleküle bleiben aber noch in Mondnähe und werden so Teil der extrem dünnen Atmosphäre oder „Exosphäre“ des Mondes. Sobald die Temperaturen wieder absinken kehren die Moleküle an die Oberfläche zurück. Dr. Michel Poston vom SwRI, jetzt Wissenschaftler im LAMP-Team, hatte zuvor umfangreiche Experimente mit Wasser und Mondproben durchgeführt, die bei den Apollo-Missionen gesammelt wurden. Diese Forschung ergab, wie viel Energie erforderlich ist, um Wassermoleküle aus Mondmaterial zu entfernen. Dies hilft Wissenschaftlern auch zu verstehen, wie das Wasser an Oberflächenmaterialien gebunden ist.

„Lunare Hydration ist aufgrund der komplexen Art und Weise, wie Licht von der Mondoberfläche reflektiert wird, schwierig aus der Umlaufbahn zu messen“, sagte Poston. „In früheren Forschungsarbeiten wurden Mengen an Wassermolekülen beschrieben, die zu groß waren, um sie mit bekannten physikalischen Prozessen erklären zu können. Ich freue mich über die neuesten Ergebnisse, weil die hier interpretierte Wassermenge mit den Labormessungen übereinstimmt. Um die Komplexität der Mondoberfläche vollständig berücksichtigen zu können, ist mehr Arbeit erforderlich, aber die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass sich die Arbeit definitiv lohnt.“

Wissenschaftler haben die Hypothese aufgestellt, dass Wasserstoffionen im Sonnenwind die Quelle des meisten Oberflächenwassers auf dem Mond sein könnten. Wenn der Mond hinter die Erde wandert und vom Sonnenwind abgeschirmt ist, sollte die Wasseraufnahme im Wesentlichen abnehmen. Das vom LAMP beobachtete Wasser nimmt jedoch nicht ab. Das deutet darauf hin, dass sich Wasser langsam ansammelt anstatt direkt aus dem Sonnenwind "herab zu regnen".

„Diese Ergebnisse helfen uns beim Verstehen des Mondwasserkreislaufs und werden uns letztendlich auch helfen, die Erreichbarkeit von Wasser zu verstehen, welches von Menschen zukünftiger Mondmissionen genutzt werden könnte“, sagte Amanda Hendrix, leitende Wissenschaftlerin am Planetary Science Institute und federführende Autorin des Artikels. „Eine Wasserquelle auf dem Mond könnte dazu beitragen, künftige bemannte Mondmissionen nachhaltiger und erschwinglicher zu gestalten. Mondwasser kann möglicherweise zur Herstellung von Brennstoff verwendet werden oder zur Abschirmung von Strahlung oder zum Wärmemanagement verwendet werden. Wenn diese Materialien nicht von der Erde zum Mond transportiert werden müssen, würde das zukünftige Missionen erschwinglicher machen.“