„Wasserkreislauf auf dem Mond“ ist ein Satz, den viele Menschen - einschließlich Mondwissenschaftler - nie erwartet hatten. Dieser überraschende neue Befund von allgegenwärtigem Wasser auf der Mondoberfläche, der im vergangenen Jahr von drei verschiedenen Raumfahrzeugen entdeckt und bestätigt wurde, war eines der Hauptthemen der jüngsten Diskussion und Untersuchung durch Mondforscher. Es bleibt jedoch schwer herauszufinden, wie Wasser am Mondtag erscheint und verschwindet. Derzeit vermuten Wissenschaftler einige verschiedene Prozesse, die Wasser und Hydroxyl (OH) an die Mondoberfläche liefern könnten: Meteoriten oder Kometen, die auf den Mond treffen, aus dem Mondinneren ausgasen oder der Sonnenwind, der mit dem Mondregolithen interagiert. Bisher summiert sich jedoch keines der Details eines dieser Prozesse.
Dana Hurley vom Labor für Angewandte Physik der Johns Hopkins University ist Teil eines Wissenschaftlerteams, das versucht, den Mondwasserkreislauf zu modellieren. Sie diskutierte die Arbeit auf dem dritten jährlichen Mondforum des NASA Lunar Science Institute vom 20. bis 22. Juli 2010 im Ames Research Center .
"Wenn wir das Modell erstellen, gehen wir davon aus, dass das Wasser durch Photodissoziation verloren geht und somit die Zeitskala festgelegt wird", sagte Hurley gegenüber dem Space Magazine. "Und unter Verwendung dieser Zeitskala kann sich die Menge, die durch den Sonnenwind oder Mikrometeoriten hereinkommt, nicht zu der Menge addieren, die beobachtet wird, wenn sie sich im stationären Zustand befindet, sodass etwas nicht lebt."
Bei der Photodissoziation wird eine Substanz durch die Strahlungsenergie des Sonnenlichts in einfachere Bestandteile zerlegt.
Es scheint, dass die Wassermenge im Laufe des Mondtages variiert. Zwei Beobachtungen im Abstand von einer Woche mit einem Spektrometer auf dem umfunktionierten Deep Impact-Raumschiff (jetzt EPOXI genannt) zeigten, dass die Region, die sich im Morgengrauen in der Nähe des Mondterminators befand, eine nachweisbare Menge an Wasser und Hydroxyl aufwies, und eine Woche später, als es kurz vor Mittag war Substanzen waren weg. Aber die neue Region im Morgengrauen hatte dann H2O und OH.
Eine Theorie besagt, dass Wasser und Hydroxyl teilweise aus Wasserstoffionen im Sonnenwind gebildet werden. Gegen Mittag, wenn der Mond am wärmsten ist, gehen etwas Wasser und Hydroxyl verloren. Am Abend kühlt sich die Oberfläche wieder ab und Wasser und Hydroxyl kehren zurück.
Hurley sagte jedoch, dass der Sonnenwind im stationären Zustand die beobachtete Oberflächendichte von Wasser und Hydroxyl nicht reproduziert.
Wenn Sie sich die anderen möglichen Quellen ansehen - die bekannte Quellenrate von Mikrometeoroiden und Kometen -, erhalten Sie auch nicht die Menge an beobachtetem H20 und OH.
"Wir möchten wirklich viel mehr Beobachtungen machen, um zu verstehen, wie es sich im Laufe des Tages entwickelt", sagte Hurley.
In ihrem Vortrag sagte Hurley, ihr Team habe versucht, alle möglichen Blickwinkel und Ideen zu untersuchen, einschließlich der jüngsten größeren Kometentreffer auf dem Mond oder möglicherweise eines saisonalen Ereignisses, bei dem an den Winterstangen abgelagertes Wasser freigesetzt werden könnte, wenn es sich im Sommer erwärmt. Bisher wurde jedoch keine dieser Ideen getestet oder modelliert und bietet derzeit keine Lösung für den beobachteten täglichen Wasserkreislauf.
Sie bemerkte auch, dass die Wechselwirkung zwischen Oberfläche und Atmosphäre genauer untersucht werden muss, da offensichtlich einige einzigartige Prozesse ablaufen.
"Die Oberfläche und die Atmosphäre sind gekoppelt", sagte Hurley in einem Interview mit dem Space Magazine. „Die Atmosphäre wird von der Oberfläche erzeugt; Es gibt keine Atmosphäre, die auf dem Mond lange anhält und die ständig produziert wird und verloren geht. Und so kommt es von der Oberfläche, entweder von etwas, das von den Regolithkörnern des Mondes kommt, oder von etwas, das mit diesen Körnern interagiert, egal ob es Sonnenwind ist oder etwas, das Einfluss hat. Die Oberfläche ist also die Quelle der Atmosphäre und diese Atmosphäre kommt zurück und interagiert wieder mit der Oberfläche. Und das ganze System muss man wirklich verstehen. “
Also, was ist ihre beste Vermutung bezüglich der Quelle des Wassers?
Hurley sagte, dass es eine Art Recycling innerhalb des Regolithen geben muss und möglicherweise eine komplexe Oberflächenchemie, die es H20 und OH ermöglicht, über längere Zeiträume zu existieren, was die Oberflächendichte besser erklären würde.
"Was ich mir angesehen habe, ist, was in der Atmosphäre passieren könnte und wie Dinge von der Oberfläche nach oben und dann wieder nach unten zur Oberfläche springen", sagte sie. „Der Mondregolith ist ziemlich locker, und diese kleinen Partikel und Gase können in den Regolith eindringen und sich einige Zentimeter oben befinden und sich nach unten und hinten herausarbeiten. In dieser obersten Schicht findet also ein Austausch statt, der als Reservoir fungiert. Das ist meine beste Vermutung, was los ist. “
