Wasser auf dem Mond: Missionen und Besiedelung möglich

Die Nasa macht es gerne spannend. Vor Tagen kündigte die amerikanische Raumfahrtbehörde „bahnbrechende Erkenntnisse“ an. Jetzt ist die Katze aus dem Sack: Auf dem Mond gibt es Wasser – zumindest in kleinen Mengen. Forscher haben Beweise für Wassermoleküle auf der sonnigen Oberfläche sowie Hinweise auf Gegenden mit Eis gefunden. Wasservorkommen auf dem Erdtrabanten wären insbesondere für künftige Mondmissionen wichtig.

Wassermoleküle zwischen Geröll

Untermauert werden die Vermutungen durch zwei Studien. In der ersten analysierten Forscher der University of Hawaii Daten von „Sofia“, einer zum fliegenden Teleskop umgebauten Boeing 747. Bei der Untersuchung des Clavius-Kraters im Süden des Mondes fanden Casy Honniball und sein Team Hinweise auf Wassermoleküle. Diese könnten überwiegend in Glaskügelchen oder in Spalten zwischen Geröll auf der Oberfläche konserviert sein. Vermutet wird, dass Wassermoleküle in polnahen Gegenden eher vorkommen als um den Äquator.

Seit die Apollo 11 Mission 1969 die ersten Mondgesteine auf die Erde gebracht hat, haben Forschende nach dem eindeutigen Beweis gesucht, dass es Wasser auf dem Mond gibt. Aber die Proben zeigten wie auch die der zahlreichen Folgemissionen keine eindeutigen Hinweise für die Existenz von Wasser auf dem Erdtrabanten. Die Bestätigung kam erst im Jahr 2009 durch das NASA-Instrument Moon Mineralogy Mapper an Bord der indischen Chandrayaan-1 Mission – und dies auch nur für die Region um die Mondpole herum.

Beweis für Wasser auf wärmeren Oberflächen

„Mit Sofia konnten wir jetzt endlich den lang erhofften eindeutigen Beweis anführen, dass Wasser auch im Bereich der wärmeren, von der Sonne beschienenen Mondoberfläche vorkommt“, erklärt Bernhard Schulz, Sofia Science Mission Operation Deputy Director der Universität Stuttgart.

Mikrometeoriten und Sonnenwind

Die sonnenbeschienenen Gebiete des Mondes erreichen eine Temperatur von etwa 230 Grad Celsius. Bei dieser Temperatur ist Wasser gasförmig und sollte verdunsten, da der Mond quasi keine Atmosphäre hat. Trotzdem ist es auf der Oberfläche vorhanden. Derzeit existieren zwei Theorien, die dies erklären können: Mikrometeoriten, die auf die Mondoberfläche fallen und geringe Mengen Wasser transportieren, könnten die Flüssigkeit durch ihren Aufprall im Gestein ablagern, so dass das Wasser dann in winzigen glasperlenartigen Strukturen im Boden eingeschlossen bleibt.

Möglich wäre aber auch ein zweistufiger Prozess, bei dem der Sonnenwind Wasserstoff an die Mondoberfläche liefert, wo er sich mit Hydroxyl HO - einem Wasserstoffatom, das an ein Sauerstoffatom gebunden ist - zu Wasser verbindet. Dieses könnte auf der Oberfläche des Mondes versickern und wäre so vor dem Sonnenlicht geschützt.

Eis auf der Südhalbkugel

In der zweiten Studie suchte ein Team um Paul Hayne von der University of Colorado gezielt nach Kratern, Spalten und kleinen Flächen, in denen Wassereis vorkommen könnte. Mit Daten der Nasa-Sonde „Lunar Reconnaissance Orbiter“ sowie mit theoretischen Modellen fahndeten die Wissenschafter nach Kältefallen. Das sind Zonen, die dauerhaft im Schatten liegend, wo Wassereis wegen der ständigen Kälte konserviert sein könnte; heißt Einschlagkrater bzw. kleinere Stellen, die stets von Sonnenstrahlen abgeschirmt sind.

Der Untersuchung zufolge könnte auf dem Mond eine Fläche von 40.000 Quadratkilometern in ständigem Schatten liegen – das ist etwa doppelt so viel wie bisher angenommen. Dort könnte theoretisch Wassereis lagern. 60 Prozent dieser Flächen verorten die Forscher auf der Südhalbkugel. Als Beispiel für größere Zonen mit Wassereis nennen die Forscher den Shackleton-Krater am Südpol; er ist mehr als vier Kilometern tief und hat einen Durchmesser von mehr als 20 km. Große Teile liegen in ewigem Schatten.

Weniger Wasser als in den Wüsten der Erde

Wasser ist ein Lebenselexier. Bestätigt sich, dass Wasser in ausreichenden Mengen auf dem Mond vorhanden sind, ermöglicht das Missionen bzw. die Besiedlung und Versorgung eines zukünftigen „Moon Villages“.

Die Menge an Wasser, die Sofia entdeckt hat, entspricht etwa dem Inhalt einer 0,33 Liter Getränkedose, verteilt in einem Kubikmeter Boden. „Das ist zwar weniger als in den Wüsten unserer Erde“, erläutert Reinhold Ewald, Europäischer Astronaut und Professor am Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart. „Aber findige Lebenserhaltungssysteme wie wir sie im Bereich Astronautik und Raumstationen am IRS entwickeln und erforschen, könnten daraus einen Teil der Ressourcen produzieren, die wir für zukünftige astronautische Weltraumissionen brauchen werden.“

Weitere Beobachtungen

Um das Phänomen von Wasser auf dem Mond eingehender zu erforschen, wird SOFIA die sonnenbeschienenen Flächen während verschiedener Mondphasen erneut beobachten. Die Wissenschaftler erhoffen sich davon neue Erkenntnisse darüber, wie das Wasser produziert und gespeichert wird, und wie es sich über die Mondoberfläche verteilt. Diese Daten werden hilfreich für die Planung zukünftiger Mondmissionen sein.

Zwischenstopp zum Mars

Lange Zeit hatte der natürliche Satellit als knochentrocken gegolten. Doch seit 1994 mehren sich die Hinweise auf dortige Wasservorkommen. Nach den jüngsten Erkenntnissen rührt die Nasa jedenfalls weiter die Werbetrommel: „Unsere Entdeckung trägt zu den Bemühungen bei, mehr über den Mond als Grundlage der Erforschung der Tiefen des Weltalls zu lernen.“ Spätestens 2024 soll ein Mensch wieder einen kleinen Schritt auf den Mond setzen; als großen Schritt Richtung Mars.