Mond-Regolith ist eine Schicht locker gepackter Gesteinskörner, die auf der Mondoberfläche abgelagert werden, deren physikalische und chemische Eigenschaften wichtig sind, um die geologische Geschichte zu entschlüsseln und das Design von Mondraumfahrzeugen zu formulieren. Die Untersuchung der Wärmeleitfähigkeit des Mondregolithen hat seit der Apollo-Ära viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Frühe Messungen konzentrierten sich auf die Apollo-Regolith-Proben, aber die experimentellen Daten waren nur an einigen wenigen Landestellen auf der Beiseite verfügbar.
Die Raumsonde CE-4 landete am 3. Januar 2019 bei 45,4446°S, 177,5991°E auf dem Boden des Von-Kármán-Kraters. Nach der Landung wurde der Yutu-2-Rover über die zwei ausgefahrenen Schienen freigesetzt. Vier Temperatursonden unter den Schienenenden begannen, alle 900 Sekunden die Temperatur des lokalen Regoliths zu messen. „Es war großartig, zum ersten Mal Kontakttemperaturmessungen des Regoliths auf der anderen Seite zu haben“, sagt Dr. Jun Huang von der China University of Geosciences in Wuhan, einer der Leiter dieser Studie.
Das Team stellte fest, dass die Partikelgröße des Mond-Regoliths an der CE-4-Landestelle über die Tiefe durchschnittlich ~15 μm betrug, was auf einen unreifen Regolith unter der Oberfläche hindeutet. Darüber hinaus wird die leitfähige Komponente der Wärmeleitfähigkeit mit ~1,53 × 10-3 W m-1 K-1 an der Oberfläche und ~8,48 × 10-3 W m-1 K-1 in 1 m Tiefe gemessen. Die durchschnittliche Schüttdichte beträgt ~471 kg m-3 auf der Oberfläche und ~824 kg m-3 in den oberen 30 cm des Mondregolithen.
„Diese Ergebnisse werden wichtige zusätzliche ‚Ground Truth‘ für die zukünftige Analyse und Interpretation globaler Temperaturbeobachtungen liefern. Sie werden auch Licht auf das Design zukünftiger In-situ-Temperatur- und Wärmestromsonden werfen“, sagt Huang.
Herr Xiao Xiao, ein Ph.D. Kandidat an der China University of Geosciences, und Dr. Shuoran Yu von der Macau University of Science and Technology entwarfen zusammen mit Dr. Jun Huang den Plan, die Temperaturmessungen zu analysieren. Die Studie dauerte ab 2020 über 2 Jahre, mehrmals unterbrochen durch die COVID-Pandemie. „Es war eine schwierige Zeit, das thermische Modell zu bauen, aber ich habe es genossen“, sagt Xiao. Selbst mit dem Hochleistungscluster im Planetary Science Institute der China University of Geosciences, Wuhan, ist es sehr zeitaufwändig, das thermische Modell auszuführen.
Xiao und Yu verarbeiteten die Daten und führten die thermophysikalische Modellierung durch. Die Studie wurde veröffentlicht in National Science Review.
Xiao Xiao et al., Thermophysikalische Eigenschaften des Regoliths auf der Mondrückseite, offenbart durch die In-situ-Temperatursondierung der Chang’E-4-Mission, National Science Review (2022). DOI: 10.1093/nsr/nwac175