Bildnachweis: Cornell University
Am Südpol des Mondes gibt es eine Region, die sich immer im Schatten von Kratern befindet, von denen Wissenschaftler seit langem angenommen haben, dass sie Ablagerungen von Wassereis aufweisen könnten. Trotz der Tatsache, dass Eis von zwei Raumschiffen entdeckt wurde, die den Mond umkreisten, konnte eine neue Untersuchung des Gebiets durch das riesige Arecibo-Funkobservatorium keine Oberflächenablagerungen von Eis finden. Dies bedeutet nicht, dass das Eis nicht vorhanden ist, aber es kann in einem großen Bereich unter der Oberfläche wie Mondpermafrost eingeschlossen sein. Arecibo ist ein gutes Instrument zur Erkennung von Eis, da es eine sehr spezifische Echosignatur im Funkspektrum liefert.
Trotz der Beweise von zwei Raumsonden in den 1990er Jahren sagen Radarastronomen, dass sie an den Polen des Mondes keine Anzeichen von dickem Eis finden können. Wenn sich an den Mondpolen Wasser befindet, ist es laut den Forschern weit verstreut und dauerhaft in den Staubschichten gefroren, was dem terrestrischen Permafrost ähnelt.
Mit dem Radarsystem mit einer Wellenlänge von 70 Zentimetern (cm) am Arecibo-Observatorium der National Science Foundation (NSF) in Puerto Rico sendete die Forschungsgruppe Signale tiefer als je zuvor in die polare Mondoberfläche - mehr als fünf Meter (etwa 5,5 Yards) vorher bei dieser räumlichen Auflösung. „Wenn sich Eis an den Polen befindet, können Sie es nur testen, indem Sie direkt dorthin gehen und ein kleines Volumen um den Staub schmelzen und mit einem Massenspektrometer nach Wasser suchen“, sagt Bruce Campbell vom Center for Earth and Planetary Studies an der Smithsonian Institution.
Campbell ist der Hauptautor eines Artikels, "Long-Wavelength Radar Probing of the Lunar Poles", in der Ausgabe der Zeitschrift Nature vom 13. November 2003. Seine Mitarbeiter an der neuesten Radarsonde des Mondes waren Donald Campbell, Professor für Astronomie an der Cornell University; J. F. Chandler vom Smithsonian Astrophysical Observatory; und Alice Hine, Mike Nolan und Phil Perillat vom Arecibo Observatory, das vom Nationalen Zentrum für Astronomie und Ionosphäre in Cornell für die NSF verwaltet wird.
Vorschläge für Mondeis kamen erstmals 1996, als Funkdaten des Clementine-Raumfahrzeugs Hinweise auf das Vorhandensein von Eis an der Wand eines Kraters am Südpol des Mondes lieferten. Dann zeigten Neutronenspektrometerdaten des 1998 gestarteten Raumfahrzeugs Lunar Prospector das Vorhandensein von Wasserstoff und folglich von Wasser in einer Tiefe von etwa einem Meter an den Mondpolen. Radarsonden des 12-cm-Wellenlängenradars in Arecibo zeigten jedoch keine Hinweise auf dickes Eis in Tiefen von bis zu einem Meter. "Lunar Prospector hatte signifikante Konzentrationen von Wasserstoff an den Mondpolen gefunden, die dem Wassereis bei Konzentrationen von einigen Prozent des Mondbodens entsprechen", sagt Donald Campbell. "Es gab Hinweise darauf, dass es sich in gewisser Tiefe um dicke Eisablagerungen handeln könnte, aber diese neuen Daten von Arecibo machen dies unwahrscheinlich."
Bruce Campbell sagt: "Es gibt keine Orte, die wir mit einer dieser Wellenlängen betrachtet haben, an denen Sie diese Art von Signatur sehen."
Das Nature-Papier stellt fest, dass sich Eis an den Mondpolen erheblich von den „dicken, kohärenten Eisschichten, die in schattigen Kratern auf Merkur beobachtet werden“, die in der Arecibo-Radarbildgebung zu finden sind, unterscheidet. „Auf Merkur sehen Sie ziemlich dicke Ablagerungen in der Größenordnung von einem Meter oder mehr, die höchstens von einer flachen Staubschicht begraben sind. Das ist das Szenario, das wir für den Mond festnageln wollten “, sagt Bruce Campbell. Der Unterschied zwischen Merkur und Mond könnte laut den Forschern auf die niedrigere durchschnittliche Rate von Kometen zurückzuführen sein, die auf die Mondoberfläche treffen, auf die jüngsten Kometeneinschläge auf Merkur oder auf einen schnelleren Eisverlust auf dem Mond.
Was die Mondstangen zu guten Kühlfallen für Wasser macht, ist eine Temperatur von minus 173 Grad Celsius (minus 280 Grad Fahrenheit). Das Glied der Sonne erhebt sich an den Mondpolen nur etwa zwei Grad über dem Horizont, so dass das Sonnenlicht niemals in tiefe Krater eindringt und eine Person, die auf dem Kraterboden steht, niemals die Sonne sehen würde. Das Arecibo-Radar untersuchte die Böden von zwei Kratern im permanenten Schatten am Mond-Südpol, Shoemaker und Faustini, und am Nordpol die Böden von Hermite und mehreren kleinen Kratern im großen Krater Peary. Im Gegensatz dazu konzentrierte sich Clementine auf die abfallenden Wände des Shackleton-Kraters, dessen Boden von der Erde aus nicht „gesehen“ werden kann. "Es gibt eine Debatte darüber, wie Daten von einer rauen, geneigten Oberfläche interpretiert werden können", sagt Bruce Campbell.
Die Arecibo-Radarsonde ist ein besonders guter Detektor für dickes Eis, da sie ein Phänomen ausnutzt, das als "kohärente Rückstreuung" bekannt ist. Radarwellen können lange Strecken zurücklegen, ohne bei Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt vom Eis absorbiert zu werden. Reflexionen von Unregelmäßigkeiten im Eis erzeugen ein sehr starkes Radarecho. Im Gegensatz dazu ist Mondboden viel saugfähiger und gibt kein so starkes Radarecho ab.
Ursprüngliche Quelle: Cornell News Release
