Robert Klatt
Der Mond besitzt trotz seiner geringen Größe eine dünne Atmosphäre. Analysen von Staubproben der Apollo-Missionen zeigen nun die Ursache dafür.
Cambridge (U.S.A.). Der Mond besitzt eine dünne Atmosphäre ohne Atemluft, die in der Astronomie als Exosphäre bezeichnet wird. Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) um Nicole Nie haben nun untersucht, wieso der Erdtrabant diese äußere Atmosphärenschicht hat, obwohl viele andere Objekte im Weltraum mit einer ähnlichen Größe keinerlei Atmosphäre haben. Dabei fanden sie heraus, dass für die Entstehung und die Erhaltung der Mondatmosphäre hauptsächlich Meteoriteneinschläge verantwortlich sind, die Verdampfungen auf dem Mond auslösen. Dieser Prozess wird als Impaktverdampfung bezeichnet.
„Der Mond ist fast 4,5 Milliarden Jahre alt, und während dieser Zeit wurde die Oberfläche ständig von Meteoriten bombardiert. Die Exosphäre ist stabil, weil sie durch kleine Einschläge überall auf dem Mond ständig aufgefüllt wird.“
Laut der Publikation im Fachmagazin Science Advances wurde der Mond in seiner Frühzeit von einer Vielzahl großer Meteoriten getroffen, die die noch immer sichtbaren Krater verursacht haben. Die Meteoriten haben eine starke Impaktverdampfung ausgelöst, die wiederum zur Entstehung der Mondatmosphäre geführt haben.
Inzwischen wird der Mond fast ausschließlich von winzigen Mikrometeoriten getroffen, die kleiner sind als ein Sandkorn. Daten der Ladee-Raumsonde (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) belegen, dass diese Einschläge eine ausreichend hohe Impaktverdampfung auslösen, um die Mondatmosphäre kontinuierlich aufrechtzuerhalten.
Analysen der Mondatmosphäre durch die Ladee-Raumsonde zeigen, dass während Meteoritenschauern deutlich mehr Atome in der Mondatmosphäre vorhanden sind. Die Daten der Ladee-Raumsonde belegen aber auch, dass sich die atomare Zusammensetzung der Mondatmosphäre ändert, wenn der Erdtrabant von der Sonne abgeschirmt ist, etwa bei einer Sonnenfinsternis. Dies belegt, dass auch die Sonne die Atmosphärenbildung des Mondes beeinflusst.
Um zu untersuchen, ob die Sonne oder die Impaktverdampfung durch Meteoriteneinschläge einen größeren Einfluss auf die Aufrechterhaltung der Mondatmosphäre hat, haben die Forscher zehn Proben vom Mondboden analysiert, die bei den Apollo-Missionen entnommen wurden. Die Wissenschaftler haben aus den winzigen Proben die beiden chemischen Elemente Kalium und Rubidium isoliert. Es handelt sich dabei um flüchtige Elemente, die sowohl durch Sonnenwinde als auch durch Meteoriteneinschläge leicht verdampfen.
Wenn das Kalium und Rubidium hauptsächlich aus leichten Isotopen bestehen würde, die eher in der Mondatmosphäre schweben, wäre dies ein deutlicher Hinweis darauf, dass die Sonnenwinde primär für die Aufrechterhaltung der Mondatmosphäre verantwortlich sind. Die analysierten Proben bestehen jedoch größtenteils aus schweren Isotopen von Kalium und Rubidium.
Dies zeigt, dass die Mondatmosphäre größtenteils durch Meteoriteneinschläge und Impaktverdampfung entstehen ist und durch sie aufrechterhalten wird (70 %). Lediglich ein kleiner Anteil geht auf die Sonnenwinde zurück (30 %).
„Ohne diese Apollo-Proben wären wir nicht in der Lage gewesen, präzise Daten zu erhalten und quantitativ zu messen, um die Dinge im Detail zu verstehen.“
Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.adm7074
