Forschung: Die Erde transportiert Stickstoff zur Mondoberfläche
Im Mondgestein befindet sich ein ungewöhnlich hoher Anteil an Stickstoff. Jahrzehntelang war unklar, wie der Stickstoff dorthin gelangt. Eine Forschungsgruppe konnte ihre Ergebnisse zur Herkunft des Stickstoffs auf dem Mond kürzlich in der Fachzeitschrift Communications Earth & Environment(öffnet im neuen Fenster) präsentieren.
Bei dem untersuchten Gestein handelt es sich um Proben der Apollo-Missionen aus den 1970er Jahren. Dieses weist nur wenige flüchtige Elemente auf. Jedoch waren eine unerwartet hohe Menge an Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenstoff sowie leichtere Edelgase darin zu finden.
Zwar weiß die Fachwelt mittlerweile, dass energiereiche geladene Teilchen vom Sonnenwind auf die Mondoberfläche einschlagen und Ionen dadurch in der dünnen Exosphäre des Mondes übrig bleiben. Woher der Stickstoff kommt, blieb jedoch lange Zeit ein Rätsel.
"Unter den vorgeschlagenen Quellen des lunaren Stickstoffs sind Ausgasungen von Mondvulkanen , fraktionierte Teile der urzeitlichen Erdatmosphäre oder das Bombardement mit Mikrometeoriten, Kometen oder Asteroiden" , erklärt Shubhonkar Paramanick von der University of Rochester in New York in einer Pressemitteilung.
Die Erde als Verursacher für bestimmte Gase auf dem Mond
Jedoch rückte in den vergangenen Jahren immer mehr die Hypothese in den Vordergrund, dass die Erdatmosphäre als Ursprungsort des Mondstickstoffs dient. Denn dieser dünne, äußere Wasserstoffschleier der irdischen Gashülle reicht weit über den Mond hinaus. Um genau zu sein, reicht sie bis zu 50 Erddurchmessern ins All hinein(öffnet im neuen Fenster) , was weit über 630.000 km sind. Der Mond befindet sich im Mittel aber nur 384.404 km von der Erde entfernt.
Zudem reicht auch der lang ausgezogene Magnetschweif der Erde bis in die Mondumlaufbahn, wie ein Forschungsergebnis aus dem Jahr 2022(öffnet im neuen Fenster) zeigt. Die damaligen Wissenschaftler schlossen daraus, dass Wasserstoff- und Sauerstoffionen auf die Mondoberfläche herabregnen können, wenn der Trabant durch diesen Schweif wandert.
Wie wandern Gase durchs Weltall
Bisher war aber ungewiss, wie und ob das irdische Gas mit dem Magnetschweif zum Mond gelangt und ob Stickstoff überhaupt auf diese Art durchs All transportiert werden kann. Deswegen beschäftigte sich die aktuelle Forschungsgruppe damit, wie sich Stickstoff, Argon, Wasserstoff und andere Erdatmosphärengase durch All befördern lassen.
Das Team schaute sich in seinen Simulationen nicht nur die heutigen Bedingungen der Erd-Mond-Umgebung an, sondern simulierte auch, ob der Sonnenwind während der frühen Erdphase – als diese noch kein Erdmagnetfeld besaß – die Gase transportieren konnte.
Laut dem Forschungsteam reißt der Sonnenwind auch heute noch Teilchen vom Oberrand der Erdatmosphäre und schleudert sie ins All. Die weit hinausreichenden Magnetfeldlinien des irdischen Magnetschweifs dienen den Teilchen als eine Art Transporttunnel. Die weggerissenen Ionen werden laut dem Team stark beschleunigt und erreichen dieselbe Geschwindigkeit wie der Sonnenwind.
Ähnlich wie beim Wasserstoff, gelangt so auch der Stickstoff zur Mondbahn. Dann lagern sich einige der beschleunigten Ionen auf dem lunaren Regolith ab. Auf diesem Weg gelangen ungefähr 241.000 irdische Stickstoffatome pro Quadratmeter und Sekunde von der Erde auf den Mond. Dagegen gelangen nur etwa 43.700 Stickstoffatome pro Quadratmeter und Sekunde vom Sonnenwind in den Mondboden. So reicherten sich über Milliarden Jahre hinweg diese Teilchen aus der Erdatmosphäre im Mondstaub an.