Wissen - Mond


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Wasser auf dem Mond Ewiges Eis in eisigen Kratern

Staubtrocken wirkt er, unser grauer Mond. Doch was den Augen der Mondfahrer verborgen blieb, haben Sonden und Labore entdeckt: Im Mondstaub der tiefsten Krater wurden enorme Mengen an Wasser gefunden.

Von: Heike Westram

Stand: 17.01.2019

Symbolbild: Wassermoleküle aud dem Mond | Bild: colourbox.com, BR, Montage: BR

Staubgrau und trocken, so wirkt der Mond. Doch nur auf den ersten Blick. Wer ganz genau hinsieht, kann im Mondstaub Wasser finden. Allerdings braucht es für dieses genaue Hinsehen viel Technologie. So entdeckte man in den Gesteinsproben der Apollo-Missionen winzige Spuren von Wasser, allerdings erst im Jahre 2010. Vermutet hatte man Wasser auf dem Mond schon viel länger, seit 1998 eine Sonde Hinweise auf Wasser an den Mondpolen lieferte.

Ein versteckter See im Mondkrater

LCROSS schlägt ein

Doch wie viel Wasser auf dem Mond zu finden ist, bezeugte erst ein spektakuläres Raumfahrt-Experiment: Im Oktober 2009 etwa ließ die NASA einen Satelliten gezielt auf die Mondoberfläche stürzen. Der "Lunar CRater Observation and Sensing Satellite", kurz LCROSS, der mit der Sonde LRO unterwegs war, wirbelte dabei etwa fünf Tonnen Mondstaub und Gestein auf.

Aus der aufgewirbelten Staub- und Gesteinswolke analysierten Infrarotkameras und Spektrometer die chemische Zusammensetzung des Kraterbodens. Im Oktober 2010 dann endlich die fast unglaubliche Nachricht: Allein am Südpol des Mondes lagert eine Wassermenge, die etwa der des Bodensees entspricht. Das Wasser ist tiefgefroren, denn in diese Pol-Region dringt kein Sonnenlicht. Schon lange vermuteten Forscher Wassereis in den Mondkratern - doch nicht in solchen Mengen:

Im Staub des Mondkraters

1x Bodensee

Rund sechs Prozent des aufgewirbelten Mondstaubs bestanden aus gefrorenem Wasser. Forscher vermuten in den Kratern am Südpol des Mondes insgesamt die Wassermenge des Bodensees - das sind 50 Billionen Liter Flüssigkeit.

Silber & Co.

Die Forscher haben auch Spuren von Silber, Kohlenmonoxid, Ammoniak, Kalzium und Magnesium im Staub gefunden.

In der Kältefalle

Die Stoffe stammen zumeist von Asteroiden und Meteoriten, die seit 4,5 Milliarden Jahren auf dem Mond einschlagen. In der Kältefalle des Kraters wurden sie für alle Zeiten eingefroren.

Eine Schatztruhe

"Dieser Ort sieht aus wie eine Fundgrube von Elementen und Verbindungen, die auf den Mond gekommen sind." Peter Schultz, Brown Universität, Rhode Island, USA

Ewiges Eis in eisigen Kratern des Südpols

Der Südpol des Mondes gehört zu den kältesten Regionen im ganzen Sonnensystem: Da hier nie die Sonne scheint, herrschen Temperaturen von minus 240 Grad Celsius, nahe dem absoluten Nullpunkt. Daten von Satelliten und Teleskopen ließen schon seit Jahren vermuten, dass am Grunde der tiefen, eisigen Krater Wassereis liegt - ob in dicken Schichten oder körnchenweise, blieb allerdings unklar.

Wie kommt das Wasser auf den Mond?

Erde und Mond sind sich nicht gleich

Auf der Erde gelten Kometen oder wasserreiche Asteroiden als Quelle der irdischen Wassermeere. Doch das Wasser auf dem Mond kommt woanders her.

Kein schweres Wasser auf dem Mond

Wenn Wasser mit Asteroiden auf den Mond gekommen wäre, müsste es - wie auf der Erde - dort auch sogenanntes schweres Wasser geben. Schweres Wasser besitzt statt der gewöhnlichen Wasserstoffatome ein oder zwei Deuteriumatome (D), die ein zusätzliches Neutron in ihrem Atomkern haben und sich so vom Wasserstoff unterscheiden. Auf dem Mond konnte man bisher kein schweres Wasser finden, dort gibt es nur gewöhnliches Wasser, H2O, oder Hydroxil-Radikale, OH.

Wasserstoff mit Sonnenwind

Forscher der US-Universität von Tennessee in Knoxville gehen darum davon aus, dass das Wasser auf dem Mond vom Sonnenwind erzeugt wird. Die Sonne bläst pro Sekunde etwa eine Million Tonnen Material ins Weltall hinaus, hauptsächlich Wasserstoffkerne. Vor denen sind wir auf der Erde geschützt, denn das Magnetfeld lenkt den Teilchenstrom größtenteils ab. Auf den Mond schlägt er aber in rasantem Tempo in den Boden ein und formt sich dort mit dem im Gestein vorhandenen Sauerstoff zu H2O und OH.

Kein schweres Wasser auf der Sonne

Auch die Sonne besitzt kaum Deuterium, das verschmilzt nämlich bei der Entstehung eines Sterns fast komplett zu Helium. Damit steht für die Forscher fest: Wenn es auf dem Mond wie auf der Erde mehr Deuterium gäbe, wären Asteroiden und Kometen die Ursache. Doch ohne Deuterium-Vorräte muss der Wasserstoff von der Sonne kommen.

Auch am Nordpol Wasser

Wassereis an den Mondpolen

Das andere Ende des Mondes scheint ebenso feucht: Die indische Sonde Chandrayaan-1 entdeckte 2009 mit einem Radar tonnenweise Wassereis am Nordpol des Mondes - in mehr als vierzig kleinen Kratern, deren Boden das Sonnenlicht nie erreicht. Forscher vermuten dort 600 Millionen Tonnen Eis. Weitere Auswertungen im August 2018 bestätigten noch einmal, dass es sich wirklich um Wassereis handele: Die Absorbtion von Infrarotlicht durch die am Kratergrund gefundenen Moleküle entspräche exakt dem "Fingerabdruck" von Wasser. Dieses Wasser in den tiefen Kratern der Mondpole ist bislang das einzige Wasser, das auf der Oberfläche des Mondes nachgewiesen werden konnte.

Spuren von Wasser im Mondgestein

Unter der Oberfläche hat die indischen Mondsonde schon zuvor Nachweise von Wasser geliefert: Im Juli 2017 präsentierten zwei US-Forscher der Daten von Chandrayaan-1, die zeigen, dass es nicht nur an den Polen des Mondes Wasser gibt, sondern nahezu überall, verborgen in der Oberfläche. Sie kommen zu dem Schluss, dass der Mondmantel ähnliche Wasserkonzentrationen aufweisen könnte wie der Erdmantel. Je näher man den Polen des Mondes komme, umso stärker sei die Konzentration an Wasser, so die Forscher.

Spuren von Wasser wurden auch in den Mondproben der Apollo-Missionen gefunden - in kleinen vulkanischen Glaskügelchen. Die Astronauten der Mondmission Apollo 14 brachten 1971 diese Gesteinsproben vom Mond zur Erde. In ihnen sowie einem in Afrika gefundenen Meteoriten, der vom Mond stammt, entdeckten Forscher im Juni 2010 Hydroxyl (HO): eine Verbindung aus einem Sauerstoff- und einem Wasserstoffatom. Sie entsteht, wenn Sonnenlicht Wasser spaltet. Vermutlich ist das Hydroxyl in der Frühzeit des Mondes entstanden.

Diese wasserhaltigen Gesteinskügelchen "sind über die Oberfläche verteilt, was bedeutet, dass der Wasserfund in den Apollo-Proben keine einmalige Sache ist", erklärte Ralph Milliken von der Brown-Universität in Providence 2017, der an der Auswertung der Chandrayaan-1-Daten beteiligt war. "Vulkanisches Auswurfmaterial auf dem Mond scheint allgemein wasserreich zu sein, was nahe legt, dass für den Mantel dasselbe gilt."

In tiefen Kratern und auf der "dunklen" Seite des Mondes

  • "Rätsel um Wasser im Mondgestein": am 27. Juli 2017 um 18.05 Uhr in IQ Wissenschaft und Forschung, Bayern 2.
  • "Süchtig nach Luna - Neuer Aufbruch zum Mond": am 11. Februar 2016 um 09.05 Uhr in radioWissen, Bayern 2.
  • "So nah und doch so fern - Forscher ergründen Geheimnisse des Mondes": 10. April 2015 um 18.05 Uhr in IQ, Bayern 2.

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