Erst kürzlich waren mit einer Multispektralkamera der mittlerweile ausgefallenen indischen Mondsonde Chandrayaan-1 Hinweise auf weit verbreitete Vorkommen von Wasser auf der Mondoberfläche gefunden worden. Allerdings blieb unklar, ob es sich dabei um geringe Mengen an Wassereis unter der Oberfläche, oder aber um so genannte hydratisierte Minerale handelt.

Bei diesen Mineralen, es handelt sich um Silikate, ist ein gewisser Teil der Sauerstoffatome durch Hydroxyl-Gruppen ersetzt. Dort sind die Sauerstoffatome eine Bindung mit je einem Wasserstoffatom eingegangen. Erhitzt man derartige Minerale sehr stark, so lässt sich Wasserdampf aus ihnen gewinnen. Auf der im Vergleich zum Mond sehr feuchten Erde sind solche hydratisierten Minerale sehr weit verbreitet und häufig.

Nun sind Forscher mit einem weiteren Instrument an Bord von Chandrayaan-1 auf Mondwasser gestoßen, wobei diese Indizien ebenfalls auf hydratisierte Minerale und damit kein Eis im Mondboden hinweisen.

Eine Forschergruppe um Stas Barabash am Schwedischen Institut für Weltraumphysik wertete Messdaten des Sub-keV Atom Reflecting Analyzer (SARA) aus, der geladene Partikel im Mondumfeld untersucht. Dieses Gerät wurde von der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA für die indische Raumfahrtbehörde ISRO als Beitrag für ihren Mondorbiter entwickelt und gebaut. Es flog kostenlos mit, dafür erhielt die indische Seite Zugriff auf die dabei gewonnenen Daten.

Die von keiner Atmosphäre geschützte Oberfläche des Mondes ist einem ständigen Bombardement geladener Partikel ausgesetzt, von denen der größte Teil von der Sonne stammt. Bei den meisten von ihnen handelt es sich um Protonen, also elektrisch geladene Wasserstoffionen. Treffen diese auf die Sauerstoffatome der Minerale in der Mondkruste, so schließen sie sich mit dem Sauerstoff zu Hydroxylgruppen in den Mineralen zusammen.

Über Milliarden von Jahren hinweg können sich so ansehnliche Konzentrationen an hydratisierten Mineralen in den obersten Schichten der Mondgesteine bilden. Die Beobachtungen von SARA belegen nun, dass die Mondoberfläche tatsächlich die solaren Protonen absorbiert.

Jedoch hielten die Daten von SARA noch eine faustdicke Überraschung parat: Nicht jedes Proton, dass die Mondoberfläche trifft, wird absorbiert. Rund 20 Prozent von ihnen prallen ab und entweichen in den Weltraum. Dabei fangen sie Elektronen in der Umgebung des Mondes auf und rekombinieren dabei zu neutralen atomaren Wasserstoffatomen.

Derzeit ist dieser Effekt Barabash und seinen Kollegen noch ein Rätsel. Sie wissen nicht, was die Reflexionen der Protonen auslöst. Aber sie können sich den Effekt zu nutze machen, um mehr über die Wasserverteilung auf dem Mond herauszufinden.

Die neuentstandenen neutralen Wasserstoffatome bewegen sich mit rund 200 Kilometer pro Sekunde und sind damit viel zu schnell, um von der Schwerkraft des Mondes festgehalten zu werden. Sie entweichen also in den Weltraum. Da sie elektisch neutral sind, werden die Wasserstoffatome nicht von elektrischen und magnetischen Feldern im mondnahen Raum beinflusst und fliegen in geraden Linien ins All. So müsste es möglich sein, ihre Ursprungsorte auf der Mondoberfläche herauszufinden, allerdings auf eine indirekte Art und Weise.

Der Mond besitzt heutzutage kein globales Magnetfeld, aber manche Regionen auf ihm sind stark magnetisiert. Diese lokalen Magnetfelder lenken die von der Sonne herbeiströmenden, elektrisch geladenen Protonen ab und lassen sie bevorzugt in den umgebenden Regionen auftreffen. Das Forscherteam sucht nun nach solchen magnetischen Anomalien in den Mondgesteinen, die von stärker hydratisierten Zonen umgeben sind.

Tilmann Althaus