Radar wird seit den 1960er Jahren zur Kartierung der Mondoberfläche verwendet, aber bis vor kurzem war es schwierig, einen guten Blick auf die Pole des Mondes zu werfen. Im Jahr 2009 konnte das Mini-SAR-Radarinstrument des Raumfahrzeugs Chandrayaan-1 mehr als 95% beider Pole mit einer Radarauflösung von 150 Metern abbilden, und jetzt das Mini-RF-Instrument des Lunar Reconnaissance Orbiter - mit dem 10-fachen Auflösung des Mini-SAR - ist ungefähr in der Mitte seiner ersten hochauflösenden Kartierungskampagne der Pole. Die beiden Instrumente zeigen, dass sich in den permanent beschatteten Kratern an den Polen wahrscheinlich riesige Wassermengen befinden, allein am Nordpol über 600 Millionen Tonnen. "Wenn daraus Raketentreibstoff werden würde, würde es ausreichen, über 2.000 Jahre lang ein Space Shuttle pro Tag zu starten", sagte Paul Spudis, Hauptermittler der Mini-SAR, auf dem jährlichen Mondforum in Ames Forschungszentrum im Juli.
Sowohl Spudis als auch Ben Bussey, Hauptforscher für LROs Mini-RF, teilten Bilder von ihren jeweiligen Instrumenten auf dem Forum und hoben Polarkrater hervor, die ungewöhnliche Radareigenschaften aufweisen, die mit dem Vorhandensein von Eis vereinbar sind.
Sie haben über 40 Krater am Nordpol des Mondes gefunden, die diese Eigenschaften aufweisen.
Beide Instrumente liefern Details zum Inneren von Schattenkratern, die im sichtbaren Licht nicht sichtbar sind. Insbesondere zeigt eine Messung, die als Zirkularpolarisationsverhältnis (CPR) bezeichnet wird, die Eigenschaften der Radarechos, die Hinweise auf die Art der Oberflächenmaterialien in dunklen Bereichen geben. Die Instrumente senden Impulse von linkspolarisierten Radiowellen, um die Oberflächenrauheit des Mondes zu messen. Während glatte Oberflächen eine umgekehrte, rechtspolarisierte Welle zurücksenden, geben raue Bereiche linkspolarisierte Wellen zurück. Eis, das für Radiowellen transparent ist, sendet auch linkspolarisierte Wellen zurück. Die Instrumente messen das Verhältnis der zurückgesendeten zirkular polarisierten Leistung von links nach rechts, dh die CPR.
Nur wenige Orte - selbst in unserem Sonnensystem - haben eine CPR von mehr als 1, aber solche Orte weisen dicke Eisablagerungen auf, wie z. B. Mars-Polkappen oder die eisigen galiläischen Satelliten. Sie sind auch in rauen, felsigen Ejekta um frische, junge Krater zu sehen, aber dort beobachten Wissenschaftler auch eine hohe CPR außerhalb des Kraterrandes, wie in diesem Bild unterhalb des Haupt-L-Kraters auf dem Mond.
Der größte Teil des Mondes weist eine niedrige CPR auf, aber Dutzende anomaler Nordpolkrater, wie z. B. ein kleiner 8 km langer Krater im größeren Rozhdestvensky-Krater, hatten innen eine hohe CPR und an den Rändern eine niedrige CPR. Dies deutet darauf hin, dass etwas Material in den Kratern anstelle der Oberflächenrauheit das hohe CPR-Signal verursachte.
"Geologisch erwarten wir nicht, dass raue, frische Oberflächen in einem Kraterrand vorhanden sind, aber außerhalb davon fehlen", sagte Spudis. "Dies bestätigt, dass die hohe CPR in diesen anomalen Kratern nicht durch Oberflächenrauheit verursacht wird, und wir interpretieren dies so, dass Wassereis in diesen Kratern vorhanden ist."
Außerdem müsste das Eis mehrere Meter dick sein, um diese Signatur zu erhalten. "Um diesen erhöhten CPR-Effekt zu sehen, muss das Eis eine Dicke in der Größenordnung von zehn Wellenlängen des verwendeten Radars haben", sagte er. "Unsere Radarwellenlänge beträgt 12,6 cm, daher denken wir, dass das Eis mindestens zwei Meter dick und relativ rein sein muss."
Aktuelle Mini-SAR-Bilder (oberes Bild) von LRO bestätigen die Chandrayaan-1-Daten mit noch besserer Auflösung. Laut Bussey entspricht der Mini-RF einer Kombination aus dem Arecibo-Observatorium und dem Greenbank-Radioteleskop beim Blick auf den Mond. "Unsere Polarkampagne wird von 70 Grad bis zu den Polen abgebildet. Bisher sind wir sehr zufrieden mit der Abdeckung und Qualität der Daten", sagte Bussey.
Spudis sagte, dass sie weniger anamolöse Krater am Südpol des Mondes sehen, aber sowohl er als auch Bussey freuen sich darauf, mehr Daten zwischen den beiden Radarinstrumenten zu vergleichen, um mehr über die permanent beschatteten Krater auf dem Mond zu erfahren.
Darüber hinaus bieten andere Instrumente auf LRO Einblicke in die Zusammensetzung dieser anomalen Krater.
Weitere Informationen finden Sie auf diesen NASA-Webseiten:
NASA-Radar findet Eisablagerungen am Nordpol des Mondes
Ein cooler Blick auf einen Mondkrater
