Als sie den Mond zum ersten Mal betraten, malten die Apollo 11-Astronauten ein Bild der Landschaft als knochentrockene Wüste. Es gab einige Debatten darüber, woher das Wasser kam, aber jetzt haben zwei Forscher des Nationalen Naturkundemuseums in Paris, Frankreich, festgestellt, dass der größte Teil des Wassers im Boden auf der Mondoberfläche durch Protonen gebildet wurde im Sonnenwind kollidiert er mit Sauerstoff im Mondstaub und nicht durch Kometen- oder Meteoriteneinschläge.
Die ersten Hinweise darauf, dass sich Wasser auf dem Mond befand, kamen, als Indiens Chandrayaan-1 Hinweise auf Wasser über der Mondoberfläche fand, als es einen Abfall des reflektierten Sonnenlichts bei einer Wellenlänge maß, die nur von Wasser und Hydroxyl absorbiert wurde, einem Molekül, das ein Atom Wasserstoff enthält und ein Atom Sauerstoff.
Um dieses Bild zu verdeutlichen, wandten sich Wissenschaftler der NASA Daten zu, die von zwei ihrer Raumsonden gesammelt wurden - der Cassini-Sonde, die 1999 auf dem Weg zum Saturn den Mond summte, und dem Raumschiff Deep Impact der NASA, das im Juni 2009 en am Mond vorbeiflog Weg zu einer Begegnung mit dem Kometen Hartley 2. Beide Raumschiffe bestätigten den Nachweis von Wasser und Hydroxyl, Molekülen, die wahrscheinlich beide auf dem Mond vorhanden sind.
Es gab drei mögliche Erklärungen, wie das Wasser dort ankam. Kometen und Meteoriten waren zwei Möglichkeiten, während andere glaubten, dass dies durch Sonnenwind verursacht werden könnte. Im letzteren Fall wäre das Wasser durch Plasmaströme entstanden, die aus der oberen Sonnenatmosphäre austreten und hochenergetische Protonen in die Mondoberfläche schlagen. Kosmische Strahlen von außerhalb des Sonnensystems könnten ebenfalls Ionen in Mondgesteine injizieren und chemische Veränderungen verursachen, die Wasser erzeugen.
Um die wahrscheinlichste Wasserquelle herauszufinden, haben Alice Stephant und Francois Robert das Verhältnis von Wasserstoff und Deuterium in Bodenproben der Apollo 16- und Apollo 17-Missionen gemessen. Sie ließen die Proben durch eine Art Massenspektrometer laufen, das nicht nur erkennt, welche Isotope vorhanden sind, sondern auch, wie tief sie sich in einer Oberflächenprobe befinden.
Bei der Untersuchung winziger Körner von Mondbodenproben stellten sie fest, dass die Reduktion von Sauerstoff aus Silikaten im Boden durch Protonen aus dem Sonnenwind mit ziemlicher Sicherheit das Mittel war, mit dem das Wasser erzeugt wurde. Sie kamen zu diesem Schluss, indem sie das Lithiumisotopenverhältnis in den Proben bestimmten, die das Isotopenverhältnis für den Wasserstoff ergaben. Daraus konnten sie das Deuterium-Wasserstoff-Verhältnis berechnen, das sie mit der tatsächlich in der Granulatprobe enthaltenen Wassermenge verglichen.
Da tendenziell mehr Deuterium weiter von der Sonne entfernt ist, sollte jede mögliche Mondwasserquelle ein anderes Verhältnis ergeben. Kometen und Meteoriten haben unterschiedliche Proportionen, während Protonen des Sonnenwinds oder der kosmischen Strahlung jeweils unterschiedliche Verhältnisse aufweisen würden.
Was sie fanden, war, dass das Granulat im Durchschnitt nur 15 Prozent Wasser von irgendwo anders (vermutlich Kometen oder Meteoriten) enthielt, während der Rest aufgrund der Wechselwirkung mit dem Sonnenwind entstanden war. Sie stellen auch fest, dass bei einigen Proben das gesamte Wasser auf die Wechselwirkung mit Sonnenwind zurückzuführen war.
"Wir bestätigen dieses Ergebnis", sagte Stephant. "Wasserreiche Meteoriten- und Kometeneinschläge bringen keine großen Mengen Wasser an die Mondoberfläche."
Alberto Saal von der Brown University in Providence, Rhode Island, ist mit dem Ergebnis zufrieden. "Ich denke, die Idee, dass der größte Teil des Wassers auf der Mondoberfläche aus Sonnenwindimplantationen stammt, ist höchstwahrscheinlich richtig", sagt er.
In ihrer Arbeit veröffentlicht in Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften, Alice Stephant und François Robert beschreiben ihre Studie und die Ergebnisse, die sie gefunden haben. Sie wiesen jedoch auch schnell darauf hin, dass sich ihre Schlussfolgerungen nur auf Wasser auf der Mondoberfläche beziehen - während der Ursprung des Wassers unter der Oberfläche noch interpretationsfähig ist.
Weiterführende Literatur: PNAS
