Chang'e-5: Wasserreiches Mineral auf dem Mond entdeckt
Ein chinesisches Forschungsteam hat einen unbekannten Mineralkristall (ULM-1) auf dem Mond gefunden(öffnet im neuen Fenster) , der reich an Wassermolekülen und Ammonium ist. Damit wurde erstmals molekulares Wasser im Mondboden entdeckt.
Für die Wissenschaft ist das Vorhandensein oder Fehlen von Wasser auf dem Mond entscheidend für die Erforschung der Entwicklung des Mondes und seiner Ressourcen. Mit den Apollo-Missionen (1969-1972) kamen die ersten Gesteins- und Staubproben auf die Erde. Ihre Untersuchungen haben kein wasserführendes Material im Mondboden gefunden.
Neues Wissen: Vom wasserlosen zum wasserreichen Mond
Seitdem ist die Abwesenheit von Wasser auf dem Mond zur Grundannahme der Mondforschung geworden. Das wiederum hatte einen wichtigen Einfluss auf das Verständnis der vulkanischen Entwicklung des Mondes - aber auch auf die Entstehungsgeschichte der Erde und ihres Trabanten.
In den letzten Jahren zeigte sich jedoch, dass es auf dem Mond doch Wasser gibt. Zum einen als Wassereis in den im Dauerschatten liegenden Kratern, aber auch in gebundener Form auf den von der Sonne beschienenen Mondregionen.
Die von der chinesischen Raumfahrtbehörde CNSA während der Chang'e-5-Mission gesammelten Mondproben enthalten das jüngste Basalt des Trabanten und sind etwa zwei Milliarden Jahre alt. Bisher wurde zudem keine andere Probe aus einem höheren Breitengrad eingesammelt.
Ein Mineralkristall auf dem Mond - und der Erde?
Die Studie, die auf Einkristallbeugung und chemischer Analyse basiert, ergab, dass dieses Mondwasser und Ammonium in Form eines hydratisierten Minerals vorkommen, das aus (NH4,K,Cs,Rb) MgCl3,6H2O besteht - und auch auf der Erde vorhanden ist(öffnet im neuen Fenster) . Das Mineral enthält bis zu sechs kristalline Wassersorten in der Formel, und das Massenverhältnis der Wassermoleküle in der Probe liegt bei etwa 41 Prozent.
Charakteristische Schwingungsspitzen, die von Wassermolekülen und Ammonium herrühren, können sowohl in der Infrarot- als auch in der Raman-Spektroskopie(öffnet im neuen Fenster) deutlich beobachtet werden. Die Ladungsdichte des Kristalls macht deutlich, dass der Wasserstoff im Wassermolekül zu sehen ist.
Die Kristallstruktur und -zusammensetzung von ULM-1 ähnelt der eines seltenen Kraterminerals, das in den letzten Jahren auf der Erde entdeckt wurde. Auf der Erde entsteht das Mineral durch die Wechselwirkung von heißem Basalt mit vulkanischen Gasen, die reich an Wasser und Ammoniak sind. Dies liefert neue Hinweise auf die Herkunft von Wasser und Ammoniak auf dem Mond.
Mond vs. Erde: Es gibt wesentliche Unterschiede beim Mineralkristall
Auf der Erde entsteht das Mineral durch die Wechselwirkung von heißem Basalt mit vulkanischen Gasen, die reich an Wasser und Ammoniak sind. Die Chlor-Isotopenanalysen ( 37 Cl/ 35 Cl) zeigt, dass sich die Cl-Isotopenzusammensetzung des Minerals signifikant von der der Mineralien der Erde unterschied.
Das Vorhandensein dieses Hexahydrat-Minerals gibt wichtige Einschränkungen für die Zusammensetzung der vulkanischen Gase des Mondes. Die thermodynamische Analyse zeigt(öffnet im neuen Fenster) , dass die untere Grenze des Wassergehalts im vulkanischen Gas des Mondes zu dieser Zeit mit der des Vulkans Lengai (Tansania)(öffnet im neuen Fenster) vergleichbar war, der derzeit der trockenste Vulkan der Erde ist.
Möglicherweise hat das Team mit diesem Mineral hydratisierte Salze auf dem Mond entdeckt. Im Gegensatz zu flüchtigem Wassereis ist dieses Hydrat in hohen Mondbreiten sehr stabil. Solche stabilen Hydratsalze können auch in der riesigen sonnenbeschienenen Fläche des Mondes vorhanden sein - und daraus ergeben sich neue Möglichkeiten für die Entwicklung und Nutzung der Mondressourcen in der Zukunft .
Zur Studie
Die Studie wurde am 16. Juli 2024 in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht: Evidence of a hydrated mineral enriched in water and ammonium molecules in the Chang'e-5 lunar sample(öffnet im neuen Fenster) (Nachweis eines hydratisierten Minerals, das mit Wasser- und Ammoniummolekülen angereichert ist, in der Chang'e-5-Mondprobe).