Der Mond wird immer interessanter! Aber jetzt kommt die „schockierende“ Nachricht, dass die Erkundung von Polarkratern viel schwieriger und gefährlicher sein könnte als ursprünglich angenommen. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass die Krater auf Hunderte von Volt aufgeladen werden können, wenn der Sonnenwind über natürliche Hindernisse auf dem Mond fließt, wie z. B. die Kraterränder an den Polen. "Kurz gesagt, wir stellen fest, dass die Polarkrater sehr ungewöhnliche elektrische Umgebungen sind und insbesondere am Boden dieser Krater eine große Oberflächenladung auftreten kann", sagte William Farrell vom Goddard Space Flight Center, Hauptautor von eine neue Forschung über die Umwelt des Mondes.
Die Ausrichtung des Mondes zur Sonne hält den Boden der Polarkrater im permanenten Schatten und lässt die Temperaturen dort unter minus 400 Grad Fahrenheit sinken, kalt genug, um flüchtiges Material wie Wasser für Milliarden von Jahren zu speichern. Und natürlich sind alle Ressourcen, die in diesen Kratern liegen könnten, für zukünftige Entdecker von Interesse, falls Astronauten jemals zum Mond zurückkehren sollten.
[/Bildbeschriftung]
„Unsere Untersuchungen legen jedoch nahe, dass Entdecker und Roboter am Boden polarer Mondkrater neben der bösen Kälte möglicherweise auch mit einer komplexen elektrischen Umgebung zu kämpfen haben, die die Oberflächenchemie, die statische Entladung und die Staubhaftung beeinflussen kann. ”Sagte Farrell, der Teil eines Mondtraumteams ist - des DREAM-Projekts (Dynamic Response of the Environment at the Moon) des Lunar Science Institute, das auch Teil des Lunar Science Institute der NASA ist.
Der Einstrom von Sonnenwind in Krater kann die Oberfläche erodieren, was sich auf kürzlich entdeckte Wassermoleküle auswirkt. Durch statische Entladung können empfindliche Geräte kurzgeschlossen werden, während der klebrige und extrem abrasive Mondstaub Raumanzüge abnutzen und gefährlich sein kann, wenn er im Raumfahrzeug verfolgt und über lange Zeiträume eingeatmet wird.
Der Sonnenwind ist ein dünnes Gas aus elektrisch geladenen Bestandteilen von Atomen - negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Ionen -, das ständig von der Sonnenoberfläche in den Weltraum bläst. Da der Mond im Vergleich zur Sonne nur leicht geneigt ist, fließt der Sonnenwind fast horizontal über die Mondoberfläche an den Polen und entlang der Region, in der der Tag in die Nacht übergeht, was als Terminator bezeichnet wird.
Die Forscher erstellten Computersimulationen, um herauszufinden, was passiert, wenn der Sonnenwind über die Ränder polarer Krater fließt. Sie entdeckten, dass sich der Sonnenwind in gewisser Weise wie Wind auf der Erde verhält und in tiefe Polartäler und Kraterböden fließt. Im Gegensatz zum Wind auf der Erde kann die Doppelelektronen-Ionen-Zusammensetzung des Sonnenwinds eine ungewöhnliche elektrische Ladung an der Seite des Berges oder der Kraterwand erzeugen. das heißt, auf der Innenseite der Felge direkt unter dem Sonnenwindfluss.
Da Elektronen mehr als 1000-mal leichter als Ionen sind, strömen die leichteren Elektronen im Sonnenwind vor den schweren Ionen in einen Mondkrater oder ein Tal und erzeugen einen negativ geladenen Bereich innerhalb des Kraters. Die Ionen holen schließlich auf, regnen jedoch in konstant niedrigeren Konzentrationen als die Elektronen in den Krater. Dieses Ungleichgewicht im Krater führt dazu, dass die Innenwände und der Boden eine negative elektrische Ladung erhalten. Die Berechnungen zeigen, dass der Elektronen / Ionen-Separationseffekt am Lee-Rand eines Kraters am extremsten ist - entlang der inneren Kraterwand und am Kraterboden, der dem Sonnenwindfluss am nächsten liegt. Entlang dieser inneren Kante haben die schweren Ionen die größte Schwierigkeit, an die Oberfläche zu gelangen. Im Vergleich zu den Elektronen wirken sie wie ein Sattelzug, der Schwierigkeiten hat, einem Motorrad zu folgen. Sie können einfach nicht so scharf über den Berggipfel drehen wie die Elektronen.
"Die Elektronen bilden an diesem Lee-Rand der Kraterwand und des Kraterbodens eine Elektronenwolke, die eine ungewöhnlich große negative Ladung von einigen hundert Volt im Verhältnis zum dichten Sonnenwind erzeugen kann, der über die Spitze fließt", sagte Farrell.
Die negative Ladung entlang dieser Lee-Kante wird sich nicht auf unbestimmte Zeit aufbauen. Schließlich wird durch die Anziehung zwischen dem negativ geladenen Bereich und positiven Ionen im Sonnenwind ein anderer ungewöhnlicher elektrischer Strom fließen. Das Team glaubt, dass eine mögliche Quelle für diesen Strom negativ geladener Staub sein könnte, der von der negativ geladenen Oberfläche abgestoßen wird, schwebt und von diesem hoch geladenen Bereich wegfließt. "Die Apollo-Astronauten im umlaufenden Kommandomodul sahen während des Sonnenaufgangs schwache Strahlen am Mondhorizont, die möglicherweise von elektrisch aufgeschüttetem Staub gestreut wurden", sagte Farrell. „Außerdem landete die Apollo 17-Mission an einem Ort, der einer Kraterumgebung ähnelt - dem Taurus-Littrow-Tal. Das von den Apollo 17-Astronauten hinterlassene Experiment zum Auswerfen von Mond und Meteoriten hat Auswirkungen von Staub an Terminatorübergängen festgestellt, an denen der Sonnenwind nahezu horizontal fließt, ähnlich wie bei Polarkratern. “
"Diese wichtige Arbeit von Dr. Farrell und seinem Team ist ein weiterer Beweis dafür, dass sich unsere Sicht auf den Mond in den letzten Jahren dramatisch verändert hat", sagte Gregory Schmidt, stellvertretender Direktor des NASA Lunar Science Institute am Ames Research Center der NASA, Moffett Field, Kalifornien "Es hat ein dynamisches und faszinierendes Umfeld, das wir erst zu verstehen beginnen."
Die nächsten Schritte für das Team umfassen komplexere Computermodelle. „Wir wollen ein vollständig dreidimensionales Modell entwickeln, um die Auswirkungen der Sonnenwindausdehnung an den Rändern eines Berges zu untersuchen. Wir untersuchen jetzt die vertikale Ausdehnung, wollen aber auch wissen, was horizontal passiert “, sagte Farrell. Bereits 2012 wird die NASA die LADEE-Mission (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) starten, die den Mond umkreist und nach den von der Forschung des Teams vorhergesagten Staubströmen suchen könnte.
Die Forschung wurde am 24. März im Journal of Geophysical Research veröffentlicht.
Quelle: NLSI
