Weltall: Meteoriteneinschläge halten die Mondatmosphäre am Leben
Der Mond besitzt zwar keine Atemluft, hat aber dennoch eine dünne und schwache Exosphäre - die äußere Schicht der Atmosphäre. Ein Forschungsteam hat herausgefunden(öffnet im neuen Fenster) , dass die Verdampfung von Meteoriteneinschlägen der dominierende Prozess für die Erzeugung und Aufrechterhaltung der Mondatmosphäre ist.
"Der Mond ist fast 4,5 Milliarden Jahre alt, und während dieser Zeit wurde die Oberfläche ständig von Meteoriten bombardiert" , erklärte Nicole Nie vom Massachusetts Institute of Technology (MIT)(öffnet im neuen Fenster) . Die dünne Atmosphäre erreiche einen stabilen Zustand, "weil sie durch kleine Einschläge überall auf dem Mond ständig aufgefüllt wird" . Dieses Phänomen wird Impaktverdampfung genannt.
Erst große, dann kleine Meteoriteneinschläge
Besonders in der Frühzeit des Mondes wurde seine Oberfläche häufig von massiven Meteoriten getroffen. Als der Trabant alterte, ging das Bombardement zwar weiter, jedoch waren es nun kleinere Mikrometeoriten - Partikel aus dem Weltraum, die kleiner als ein Sandkorn sind.
Diese weniger dramatischen Einschläge reichten jedoch immer noch aus, um die Verdampfung der Einschläge fortzusetzen und die Atmosphäre des Mondes kontinuierlich aufzufüllen. Mit den Daten der unbemannten Ladee-Raumsonde (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer), mit der die Atmosphäre und der Staub des Mondes untersucht wurden, konnte das Team diesen Prozess nachweisen.
Während eines Meteoritenschauers waren mehr Atome in der Atmosphäre zu sehen. Die Daten zeigten jedoch auch, "dass sich die Atome in der Atmosphäre verändern, wenn der Mond von der Sonne abgeschirmt wird, wie zum Beispiel bei einer Finsternis" , sagte Nie. Damit habe auch die Sonne einen Einfluss auf die Atmosphärenbildung auf dem Mond.
Untersuchung von Mondstaub der Apollo-Missionen
Das Forschungsteam wollte herausfinden, welcher Prozess hauptsächlich für die Aufrechterhaltung der Mondatmosphäre verantwortlich sei. Deswegen untersuchte es zehn Proben vom Mondboden, die während der Apollo-Missionen der US-Raumfahrtbehörde Nasa gesammelt worden waren. Jede der Proben misst gerade einmal 100 Milligramm - damit passen sie nach Nies Schätzung in einen einzigen Regentropfen.
Das Team isolierte die beiden Elemente Kalium und Rubidium in diesen Proben. Beides sind flüchtige Elemente, die sowohl durch Meteoriteneinschläge als auch durch die vom Sonnenwind verursachte Zerstäubung leicht verdampfen. Leichte Isotope würden eher in der Exosphäre des Mondes schweben und darauf hindeuten, dass die Atmosphäre durch den Sonnenwind aufrechterhalten wird.
Die Böden enthielten jedoch überwiegend schwere Isotope von Kalium und Rubidium. Das bedeutet, dass 70 Prozent der Exosphäre durch Meteoriteneinschläge und Impaktverdampfung erzeugt wurden. Dagegen sind 30 Prozent auf den Sonnenwind zurückzuführen. "Ohne diese Apollo-Proben wären wir nicht in der Lage gewesen, präzise Daten zu erhalten und quantitativ zu messen, um die Dinge im Detail zu verstehen" , sagte Nie.
Zur Studie
Die Studie wurde am 2. August 2024 in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht: Lunar soil record of atmosphere loss over eons(öffnet im neuen Fenster) (Der Mondboden zeigt den Verlust der Atmosphäre über Äonen).