Die meisten dauerhaft beschatteten Bereiche des Mondes entstanden vor weniger als 2,2 Milliarden Jahren und einige eingeschlossene Eisflächen erst in der jüngeren Vergangenheit, so eine Studie unter der Leitung des leitenden Wissenschaftlers Norbert Schorghofer vom Planetary Science Institute.
„Diese Ergebnisse ändern die Vorhersage, wo wir Wassereis auf dem Mond erwarten würden, und sie ändern die Schätzungen darüber, wie viel Wassereis es auf dem Mond gibt, dramatisch. Es werden keine alten Wassereisreservoirs mehr erwartet“, sagte Schorghofer, Hauptautor von „Vergangene Ausdehnung dauerhaft beschatteter Mondgebiete“, das in erscheint Wissenschaftliche Fortschritte.
Mondwassereis ist ein wesentlicher Bestandteil von Missionen zum Mond, sowohl um menschliches Leben zu erhalten als auch um Treibstoff für Raumfahrzeuge zu produzieren. Es wird angenommen, dass permanent beschattete Regionen (Permanent Shadowed Regions, PSRs) eingeschlossenes Eis enthalten und ein Hauptschwerpunkt der Monderkundung sind.
Der Mond entfernt sich stetig von der Erde und spürt die Gezeitenkräfte sowohl von der Erde als auch von der Sonne. Es war jahrzehntelang bekannt, dass der Mond irgendwann in der Vergangenheit eine große Neuorientierung seiner Rotationsachse erlebte, aber es gab nicht genügend Daten, um genau zu wissen, wann. Erst letztes Jahr hat eine Gruppe in Frankreich eine zusammenhängende Geschichte für die Entwicklung der Erde-Mond-Entfernung vorgelegt.
„Als ich von ihrem Ergebnis hörte, wurde mir sofort klar, dass es tiefgreifende Auswirkungen auf die Suche nach Wassereis auf dem Mond hat. Ich ließ alles fallen, was ich tat, und begann mit der Hilfe meiner Co-Autorin Raluca Rufu, die Einzelheiten auszuarbeiten. „sagte Schorghofer. „Wir haben die Ausrichtung der Monddrehachse und das Ausmaß der PSRs basierend auf jüngsten Fortschritten zur zeitlichen Entwicklung der Erde-Mond-Entfernung berechnet.“
Zu Beginn seiner Geschichte wurde der Mond (der 4,5 Milliarden Jahre alt ist) von Kometen bombardiert und durch Vulkanismus wurde Wasserdampf aus seinem Inneren freigesetzt, doch erst vor 3,4 Milliarden Jahren tauchten kontinuierlich beschattete Bereiche auf. Zu diesem Zeitpunkt hatten diese Prozesse bereits nachgelassen, so dass der größte Teil des Wassers, das zum Mond transportiert oder aus seinem Inneren ausgegast wurde, nicht in den Polarregionen eingeschlossen sein konnte. Jedes Eis in den Polarregionen muss heute einen neueren Ursprung haben.
„Wir konnten quantifizieren, wie jung die Mond-PSRs wirklich sind“, sagte Schorghofer. „Das Durchschnittsalter von PSRs beträgt höchstens 1,8 Milliarden Jahre. Es gibt keine alten Wassereis-Reservoirs auf dem Mond.“
Der Einschlagsort des Lunar Crater Observation and Sensing Satellite, eines robotischen Raumschiffs, das 2009 Wasser entdeckte, liegt in einem PSR, der weniger als 1 Milliarde Jahre alt ist, und daher müssen alle dort entdeckten flüchtigen Stoffe – darunter Wasser und Kohlendioxid – dort gefunden werden Sei jung, sagte er. Das ist in gewisser Weise sehr ermutigend, denn selbst die jungen PSRs enthalten Eis. Ältere PSRs sollten noch mehr Eis enthalten.
Diese Arbeit könnte auch erklären, warum die Polarregionen des Planeten Merkur viel mehr Eis haben als die des Mondes. Die PSRs von Mercury sind viel älter und könnten schon früh Wasser eingefangen haben.
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Norbert Schörghofer et al., Vergangene Ausdehnung permanent beschatteter Mondgebiete, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh4302