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Sonntag, 22.10.2017
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Wasser im Mondinneren gibt Rätsel auf

Vulkanisches Mondgestein enthält Wasser – aber woher kommt es?

Herkunft ungeklärt: Das Mantelgestein des Mondes könnte erheblich mehr Wasser enthalten als bisher angenommen. Dies bestätigen nun Spektralanalysen von vulkanischen Ablagerungen auf der Mondoberfläche. Das Problem dabei: Nach gängiger Theorie müsste das Mondinnere trocken sein, weil schon vor Mondentstehung alles Wasser in einer katastrophalen Kollision verdampfte. Woher das jetzt nachgewiesene Wasser stammt, ist daher rätselhaft, wie die Forscher im Fachmagazin "Nature Geoscience" erklären.
Vulkanausbrüche auf dem Mond brachten wasserreiches Gestein an die Oberfläche. Dieses belegt, dass das Mondinnere mehr Wasser enthält als gedacht.

Vulkanausbrüche auf dem Mond brachten wasserreiches Gestein an die Oberfläche. Dieses belegt, dass das Mondinnere mehr Wasser enthält als gedacht.

Der Mond entstand gängiger Theorie nach durch die Kollision der jungen Erde mit einem marsgroßen Protoplaneten vor rund 4,5 Milliarden Jahren. Dabei verdampften große Mengen Gestein und erstarrten dann wieder. Aus diesen Trümmern bildete sich der Mond. Es gibt aber einen Haken: Stimmt dieses Szenario, dann müsste das Mondgestein extrem trocken sein. Denn alles Wasser war ja schon bei der Kollision seiner Bausteine verdampft.

Doch Analysen von Gesteinsproben der Apollo-Missionen widersprechen dem: In Einschlüssen vulkanischen Mondgesteins haben Forscher bereits vor einigen Jahren überraschend hohe Wassergehalte entdeckt. Das spricht dafür, dass der Mantel des Mondes wasserreicher sein könnte als bisher gedacht, weil das lunare Vulkangestein aus dieser Schicht an die Oberfläche befördert wurde.

Sind die Apollo-Proben repräsentativ?


"Die Schlüsselfrage ist, ob die Apollo-Proben wirklich die Bedingungen des gesamten Mondinneren widerspiegeln", erklärt Ralph Milliken von der Brown University. Denn das Mondgestein stammt nur aus einem kleinen Gebiet auf dem Mond, der gesamte Rest ist bisher unbeprobt. Um zu klären, wie es in diesem Rest aussieht, haben er und sein Kollege Shuai Li nun die Daten des Moon Mineralogy Mapper der indischen Mondsonde Chandrayaan-1 ausgewertet.


"Indem wir uns die orbitalen Daten anschauen, können wir die großen pyroklastischen Ablagerungen auf dem Mond untersuchen, die bisher noch nie direkt beprobt worden sein", sagt Milliken. Die Forscher nutzten die spektrale Signatur dieser Gesteine, um zu ermitteln, wie viel Wasser winzige glasige Einschlüsse in der urzeitlichen Mondlava enthalten.

Blaue Gebiete kennzeichnen Gesteinsablagerungen mit erhöhtem Wassergehalt auf der Mondoberfläche.

Blaue Gebiete kennzeichnen Gesteinsablagerungen mit erhöhtem Wassergehalt auf der Mondoberfläche.

Wasser-Signaturen fast überall


Das Ergebnis: In nahezu allen vulkanischen Ablagerungen auf dem Mond fanden die Forscher Spuren von Wasser. "Im Durchschnitt enthalten diese Gesteine Wassermengen von bis zu 150 parts per million (ppm), lokal erreichen die Werte sogar 300 bis 400 ppm", berichten Milliken und Li. Nach ihrer Ansicht könnte das Mondinnere demnach deutlich wasserreicher sein als bisher gedacht

"Die Tatsache, dass nahezu alle diese Gesteine Wassersignaturen zeigen, spricht dafür, dass die Apollo-Proben keine Anomalie waren "erklärt Milliken. "Und wenn lunare Pyroklasten allgemein wasserreich sind, dann müsste das gleiche auch für den lunaren Mantel gelten."

Herkunft des Wassers rätselhaft


Doch woher kommt dieses lunare Wasser? Nach gängiger Theorie dürfte dieses Wasser die katastrophale Kollision der frühen Erde nicht überdauert haben. Der Mond müsste demnach aus knochentrockenen Trümmerteilen entstanden sein. "Woher das Wasser im Mondinneren kommt, ist daher eine große Frage", sagt Li.

"Die zunehmenden Belege für Wasser im Inneren des Mondes deuten darauf hin, dass das ursprüngliche Wasser doch irgendwie überdauert haben muss", meint der Forscher. Dies würde auch erklären, warum die Isotopensignatur des Wassers in den Mondproben mit denen von irdischem Wasser übereinstimmen, wie Forscher vor einigen Jahren feststellten.

Eine andere mögliche Erklärung wäre der Einschlag von wasserreichen Kometen und Asteroiden kurz nach der Mondbildung. Weil damals der Mond noch nicht komplett erkaltet und erstarrt war, hätten die Brocken bis in den Mondmantel eindringen können. Dabei gelangte auch das Wasser in den lunaren Mantel.

Nützlich für Astronauten


Ganz praktischen Nutzen könnte das neuentdeckte Mondwasser für künftige Raumfahrtmissionen zum Erdtrabanten haben. Denn die Bewohner von Mondstationen könnten aus dem Gestein das von ihnen benötigte Wasser gewinnen. "Zwar gibt es auch Wassereis in den Schattenzonen der lunaren Pole", sagt Li. "Aber die pyroklastischen Ablagerungen liegen in Gebieten, die für Astronauten viel besser zu erreichen sind."

Auch wenn das Vulkangestein nur rund 0,05 Gewichtsprozent Wasser enthält, könnte sich dessen Gewinnung daher durchaus lohnen. "Alles, was es künftigen Mondbesuchern ersparten, Unmenge von Wasser von der Erde mitzubringen, ist ein großer Schritt vorwärts", sagt Li. "Und unsere Ergebnisse eröffnen hier eine neue Alternative." (Nature Geoscience,2017; doi: 10.1038/ngeo2993)
(Brown University, 25.07.2017 - NPO)
 
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