grenz|wissenschaft-aktuell: Mondkrater möglicherweise elektrisch geladen

Elektrisch geladene Krater am Mondpol (Illu.) | Copyright: NASA/Goddard Space Flight Center

Greenbelt/ USA - Krater an den Polen des Mondes sind für zukünftige Missionen zum Erdtrabanten nicht zuletzt wegen der Tatsache interessant, dass in ihrem Innern Wassereislager entdeckt wurden. An das kostbare Nass zu gelangen, könnte jedoch schwieriger sein, als bislang erwartet, denn die Krater könnten, so vermuten NASA-Wissenschaftler, elektrisch aufgeladen sein.

Grund für die mögliche natürliche Starkstromabschirmung des Kraterinneren sei der Sonnenwind, der ungehindert über die Mondoberfläche fegt, angesichts der Krater jedoch auf natürliche Hindernisse trifft und dabei die Krater mit mehreren Hundert Volt aufladen könnte.

Dies vermuten Forscher des "Lunar Science Institute" (LSI) der NASA um Dr. William Farrell vom "Goddard Space Flight Center". "Die Bedingungen in den Kratern könnten eine komplexe elektrische Umwelt darstellen, welche die Oberflächenchemie beeinflussen und statische Entladungen verursachen könnte." Ihre Berechnungen haben die Forscher in der März-Ausgabe des Fachmagazins "Journal of Geophysical Research" veröffentlicht.

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Die aktuelle Studie, so Gregory Schmidt vom LSI zeige erneut, "wie dramatisch sich unsere bisherige Sicht des Mondes in den vergangenen verändert hat". Der Mond stelle eine dynamische und faszinierende Umwelt dar, wie man sie erst jetzt langsam beginne zu verstehen.

Fließt der Sonnenwind in das Kraterinnere, so kann er dessen Oberfläche erodieren, was dann auch die darin nachgewiesenen Wassermoleküle beeinflussen könne. Statische Entladung könnte sensible Ausrüstung zukünftiger Mondastronauten beeinträchtigen und aufgrund dieser statischen Aufladung könnte anheftender Staub die Schutzanzüge und Instrumente in bis zu lebensgefährlicher Weise beschädigen. Nicht zuletzt könnte dieser Staub, wenn auf Anzügen aus Ausrüstung in die Habitate der Mondfahrer gebracht, auch zu gesundheitlichen Schäden beim Einatmen führen.

Der Sonnenwind besteht aus dünnem Gas aus elektrisch geladenen Atomteilchen (negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Ionen), wie sie konstant von der Sonnenoberfläche ins All geblasen werden. Da der Mond selbst im Vergleich zur Sonne nur geringfügig geneigt ist, fließt der Sonnenwind nahezu direkt horizontal entlang der sogenannten Terminator-Linie, jener Grenze zwischen der Tag- und Nachtseite des Mondes, über dessen Oberfläche.

Anhand von Computerberechnungen haben die Forscher um Farrell überprüft, was hierbei an den aus der sonstigen Mondoberfläche herausragenden Kraterwänden geschieht. Im Computermodell zeigte sich, dass sich in einigen möglichen Szenarien der Sonnenwind wie Wind auf der Erde verhält und tief in die polaren Täler und Krater des Mondes hineinfließt. Doch im Gegensatz zum irdischen Luftwind, könnte die duale Zusammensetzung von Elektronen und Ionen eine elektrische Ladung auf einer Seite von Hügeln oder Kraterwänden direkt unterhalb der Wälle erzeugen.

Da Elektronen mehr als 1000 Mal leichter sind als Ionen, fließen sie diesen in die Krater voraus und erzeugen dadurch negativ geladene Regionen in deren Innern. Zwar fließen die schweren Ionen nach, doch regnen sie in deutlich geringeren Konzentrationen ins Kraterinnere als die Elektronen. Es ist dieses Ungleichgewicht, so die Forscher, was die inneren Kraterwände dazu bringen könnte, die negative Ladung aufzunehmen.

Die Berechnungen der Forscher zeigen, dass die Trennung von Elektronen und Ionen zu besonders starken derartigen Effekten an der Leeseite der Innenwand der Krater und an deren Grund führt, da es hier für die schweren Ionen am schwierigsten ist, auf die Oberfläche zu gelangen. Die negative Ladung könne dann sogar mehrere Hundert Volt erreichen, so Farrell.

Die Berechnungen der Forscher könnten sogar durch Beobachtungen der Apollo-Astronauten bestätigt werden, die aus dem Kommando-Modul im Mondorbit heraus immer wieder während des Sonnenaufgangs ein leichtes Glimmen über dem Mondhorizont beobachten konnten. Hierbei könnte es sich um Reflexionen des Sonnenlichts in durch die Ladung schwebenden Staubpartikeln gehandelt haben, so Farrell weiter. "Zudem landete 'Apollo 17' in einer Gegend, wie sie den polaren Mondkratern ähnlich war. (...) Die aufgestellten Sensoren stellten tatsächlich Staub entlang der Terminator-Linie fest, wo - genau wie an den Polkratern - der Sonnenwind nahezu horizontal über die Mondoberfläche hinwegzieht."

Anhand weiterer Computerberechnungen wollen die Forscher in nächsten Schritten ein dreidimensionales Modell der Mondoberfläche erstellen, um so die Effekte des Sonnenwindes auch an den Rändern von Mondbergen zu simulieren. Schon 2012 könnte dann die geplante NASA-Mondsonde "Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer" (LADEE) die Berechnungen der Forscher vor Ort überprüfen.