Ein aufregender Meilenstein für Mondforscher auf der ganzen Welt: Indiens Chandrayaan-3-Lander aufgesetzt 375 Meilen (600 km) von dem Südpol des Mondes am 23. August 2023.
In knapp 14 Erdentagen lieferte Chandrayaan-3 Wissenschaftlern wertvolle neue Daten und mehr Inspiration, den Mond zu erkunden. Und das Indische Weltraumforschungsorganisation hat diese geteilt erste Ergebnisse mit der Welt.
Während die Daten von Der Rover von Chandrayaan-3genannt Pragyan, oder „Weisheit“ auf Sanskrit, zeigte das Mondboden Es enthielt auch erwartete Elemente wie Eisen, Titan, Aluminium und Kalzium eine unerwartete Überraschung – Schwefel.
Planetenforscher wie ich habe das gewusst Schwefel kommt in Mondgesteinen und -böden vor, allerdings nur in sehr geringer Konzentration. Diese neuen Messungen deuten darauf hin, dass möglicherweise eine höhere Schwefelkonzentration vorliegt als erwartet.
Pragyan verfügt über zwei Instrumente, die die elementare Zusammensetzung des Bodens analysieren – ein Alphateilchen-Röntgenspektrometer Und ein laserinduziertes Durchbruchspektrometeroder LIBS kurz gesagt. Beide Instrumente maßen Schwefel im Boden in der Nähe des Landeplatzes.
Schwefel in Böden in der Nähe der Mondpole könnte Astronauten eines Tages dabei helfen, vom Land aus zu leben, was diese Messungen zu einem Beispiel für Wissenschaft macht, die Erkundungen ermöglicht.
Indiens Mondrover Pragyan rollt aus dem Lander und auf die Oberfläche.
Geologie des Mondes
Es gibt zwei Hauptgesteinsarten An die Oberfläche des Mondes– dunkles Vulkangestein und das hellere Hochlandgestein. Der Helligkeitsunterschied zwischen diesen beiden Materialien bildet sich das Bekannte „Mann im Mond„Gesicht“ oder „Kaninchen beim Reispflücken“ mit bloßem Auge erkennbar.
Wissenschaftler, die in Laboren auf der Erde die Zusammensetzung von Mondgestein und Boden messen, haben herausgefunden, dass Materialien aus den dunklen Vulkanebenen stammen neigen dazu, mehr Schwefel zu enthalten als das hellere Hochlandmaterial.
Schwefel kommt hauptsächlich aus vulkanische Aktivität. Gesteine tief im Mond enthalten Schwefel, und wenn diese Gesteine schmelzen, wird der Schwefel Teil des Magmas. Wenn sich das geschmolzene Gestein der Oberfläche nähert, wird der größte Teil des Schwefels im Magma zu einem Gas, das zusammen mit Wasserdampf und Kohlendioxid freigesetzt wird.
Ein Teil des Schwefels verbleibt im Magma und wird nach dem Abkühlen im Gestein zurückgehalten. Dieser Prozess erklärt, warum Schwefel hauptsächlich mit den dunklen Vulkangesteinen des Mondes in Verbindung gebracht wird.
Die Messungen von Schwefel im Boden durch Chandrayaan-3 sind die ersten, die auf dem Mond durchgeführt wurden. Die genaue Schwefelmenge kann erst ermittelt werden, wenn die Datenkalibrierung abgeschlossen ist.
Der unkalibrierte Daten Die vom LIBS-Instrument auf Pragyan gesammelten Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Hochlandböden des Mondes in der Nähe der Pole möglicherweise eine höhere Schwefelkonzentration aufweisen als Hochlandböden am Äquator und möglicherweise sogar höher als die dunklen Vulkanböden.
Diese ersten Ergebnisse geben Planetenforscher wie ich Wer den Mond erforscht, erhält neue Erkenntnisse darüber, wie er als geologisches System funktioniert. Aber wir müssen noch abwarten, ob die vollständig kalibrierten Daten des Chandrayaan-3-Teams eine erhöhte Schwefelkonzentration bestätigen.
Atmosphärische Schwefelbildung
Die Messung von Schwefel ist für Wissenschaftler aus mindestens zwei Gründen interessant. Erstens deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die Hochlandböden an den Mondpolen eine grundlegend andere Zusammensetzung haben könnten als die Hochlandböden in den Mondäquatorregionen. Dieser Unterschied in der Zusammensetzung ist wahrscheinlich auf die unterschiedlichen Umweltbedingungen zwischen den beiden Regionen zurückzuführen – die Pole erhalten weniger direktes Sonnenlicht.
Zweitens deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass es in den Polarregionen irgendwie mehr Schwefel gibt. Hier konzentriert sich der Schwefel hätte entstehen können aus der äußerst dünnen Mondatmosphäre.
Die Polarregionen des Mondes erhalten weniger direktes Sonnenlicht und damit weniger Erfahrung extrem niedrige Temperaturen im Vergleich zum Rest des Mondes. Wenn die Oberflächentemperatur unter -73 °C (-99 °F) sinkt, könnte sich Schwefel aus der Mondatmosphäre in fester Form auf der Oberfläche ansammeln – wie Reif auf einem Fenster.
Auch Schwefel an den Polen könnte seinen Ursprung haben alte Vulkanausbrüche entstehen auf der Mondoberfläche oder stammen von schwefelhaltigen Meteoriten, die auf der Mondoberfläche aufschlugen und beim Aufprall verdampften.
Mondschwefel als Ressource
Für langfristige Weltraummissionen haben viele Agenturen darüber nachgedacht, so etwas zu bauen Basis auf dem Mond. Astronauten und Roboter könnten von der Südpolbasis aus reisen, um natürlich vorkommende Materialien wie Schwefel auf dem Mond zu sammeln, zu verarbeiten, zu lagern und zu nutzen – ein Konzept namens In-situ-Ressourcennutzung.
Die In-situ-Ressourcennutzung bedeutet weniger Reisen zurück zur Erde, um Vorräte zu besorgen, und mehr Zeit und Energie für die Erkundung. Mithilfe von Schwefel als Ressource könnten Astronauten Solarzellen und Batterien bauen, die Schwefel verwenden, schwefelbasierte Düngemittel mischen und herstellen Schwefelbeton für den Bau.
Beton auf Schwefelbasis hat tatsächlich mehrere Vorteile gegenüber dem normalerweise verwendeten Beton Bauprojekte auf der Erde.
Zum einen härtet Beton auf Schwefelbasis innerhalb von Stunden statt Wochen aus und wird fest es ist verschleißfester. Außerdem ist kein Wasser in der Mischung erforderlich, sodass Astronauten ihr wertvolles Wasser zum Trinken, zur Herstellung von atembarem Sauerstoff und zur Herstellung von Raketentreibstoff aufheben könnten.
Während sieben Missionen derzeit auf oder um den Mond operieren, die Mondsüdpolregion wurde noch nie von der Oberfläche aus untersucht, daher werden Pragyans neue Messungen Planetenforschern helfen, die geologische Geschichte des Mondes zu verstehen. Dadurch können Mondforscher wie ich auch neue Fragen zur Entstehung und Entwicklung des Mondes stellen.
Derzeit sind die Wissenschaftler der Indian Space Research Organization damit beschäftigt, die Daten zu verarbeiten und zu kalibrieren. Auf der Mondoberfläche befindet sich Chandrayaan-3 während der zweiwöchigen Mondnacht im Winterschlaf, in der die Temperaturen auf -120 °C (-184 °F) sinken. Die Nacht wird bis zum 22. September dauern.
Es gibt keine Garantie dafür, dass die Landerkomponente von Chandrayaan-3, Vikram oder Pragyan genannt, die extrem niedrigen Temperaturen überstehen wird, aber sollte Pragyan erwachen, können Wissenschaftler mit wertvolleren Messungen rechnen.
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