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Eine Region des Mondes, die im Zentrum eines neuen internationalen Wettlaufs ins All steht, weil sie möglicherweise Wassereis enthält, könnte weniger gastfreundlich sein als bisher angenommen, wie neue Forschungsergebnisse ergeben haben.
Das Interesse am Mondsüdpol stieg letztes Jahr stark an, als die indische Mission Chandrayaan-3 die erste erfolgreiche sanfte Landung in der Gegend durchführte, nur wenige Tage nachdem die russische Raumsonde Luna-25 auf dem Weg zu einem ähnlichen Kunststück abgestürzt war. Die NASA hat die Region als Landeplatz für ihre Artemis-III-Mission ausgewählt, die bereits 2026 die Rückkehr von Astronauten zum Mond markieren könnte, und auch China plant, dort künftige Lebensräume zu schaffen.
Doch jetzt läutet eine von der NASA finanzierte Studie die Alarmglocken: Während der Kern des Mondes allmählich abkühlt und schrumpft, bilden sich auf seiner Oberfläche Falten – wie bei einer Weintraube, die zu einer Rosine schrumpft –, die zu „Mondbeben“ führen kann, die stundenlang anhalten können, sowie zu Erdrutschen . Ähnlich wie der Rest der Oberfläche des natürlichen Satelliten ist auch der so interessante Bereich des Südpols anfällig für diese seismischen Phänomene, die möglicherweise eine Bedrohung für zukünftige menschliche Siedler und Ausrüstung darstellen.
„Das soll niemanden beunruhigen und schon gar nicht die Erforschung dieses Teils des Südpols des Mondes entmutigen“, sagte der Hauptautor der Studie, Thomas R. Watters, ein leitender emeritierter Wissenschaftler am Center for Earth des National Air and Space Museum und Planetary Studies, „sondern um darauf hinzuweisen, dass der Mond nicht dieser harmlose Ort ist, an dem nichts passiert.“
Der Mond ist in den letzten paar Millionen Jahren im Umfang um etwa 150 Fuß geschrumpft – geologisch gesehen eine beträchtliche Zahl, aber laut Forschern zu klein, um irgendeine Wellenwirkung auf der Erde oder auf Gezeitenzyklen auszulösen.
Auf der Mondoberfläche sieht es jedoch anders aus. Ungeachtet dessen, was sein Aussehen vermuten lässt, hat der Mond immer noch ein heißes Inneres, was ihn seismisch aktiv macht.
„Es gibt einen äußeren Kern, der geschmolzen ist und abkühlt“, sagte Watters. „Wenn er abkühlt, schrumpft der Mond, das Innenvolumen verändert sich und die Kruste muss sich an diese Veränderung anpassen – es ist eine globale Kontraktion, zu der auch Gezeitenkräfte auf der Erde beitragen.“
Da die Oberfläche des Mondes spröde ist, entstehen durch dieses Ziehen Risse, die Geologen als Verwerfungen bezeichnen. „Man geht davon aus, dass der Mond dieses geologisch tote Objekt ist, an dem seit Milliarden von Jahren nichts passiert ist, aber das könnte nicht weiter von der Wahrheit entfernt sein“, sagte Watters. „Diese Fehler sind sehr jung und es passieren Dinge. Wir haben tatsächlich Erdrutsche entdeckt, die während der Zeit aufgetreten sind, in der sich der Lunar Reconnaissance Orbiter im Orbit um den Mond befand.“
Der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der NASA wurde 2009 gestartet und kartiert die Mondoberfläche mit verschiedenen Instrumenten. In der neuen Studie, die am 25. Januar im Planetary Science Journal veröffentlicht wurde, verwendeten Watters und seine Kollegen vom LRO gesammelte Daten, um ein starkes Mondbeben – das vor mehr als 50 Jahren mit Instrumenten von Apollo-Astronauten entdeckt wurde – mit einer Reihe von Fehlern im Mond in Verbindung zu bringen Südpol.
„Wir wussten aus dem seismischen Apollo-Experiment, bei dem vier Seismometer etwa sieben Jahre lang in Betrieb waren, dass es diese flachen Mondbeben gab, aber wir wussten nicht wirklich, was die Quelle war“, fügte Watters hinzu. „Wir wussten auch, dass sich das größte der von den Apollo-Seismometern entdeckten flachen Mondbeben in der Nähe des Südpols befand. Es wurde zu einer Art Detektivgeschichte, um herauszufinden, was die Quelle war, und es stellte sich heraus, dass diese jungen Fehler die besten Verdächtigen sind.“
Das stärkste aufgezeichnete Beben hatte eine Stärke von 5,0. Auf der Erde würde das als moderat gelten, aber die geringere Schwerkraft des Mondes würde es noch schlimmer machen, sagte Watters.
„Auf der Erde herrscht eine viel stärkere Schwerkraft, die einen an der Oberfläche festhält. Auf dem Mond ist es viel kleiner, sodass selbst eine kleine Bodenbeschleunigung Sie möglicherweise umhauen wird, wenn Sie entlanggehen“, sagte er. „Diese Art von Schütteln kann in einer Umgebung mit niedrigem G wirklich dazu führen, dass Dinge herumgeschleudert werden.“
Laut Renee Weber, Co-Autorin der Studie und NASA-Planetenforscherin, werden die Ergebnisse der Studie keinen Einfluss auf den Auswahlprozess der Artemis-III-Landeregion haben, und das liegt am Umfang und der Dauer der Mission.
„Das liegt daran, dass es schwierig ist, genau abzuschätzen, wie oft eine bestimmte Region ein Mondbeben erlebt, und wie bei Erdbeben können wir Mondbeben nicht vorhersagen“, sagte Weber. „Starke flache Mondbeben sind selten und stellen ein geringes Risiko für kurzfristige Missionen auf der Mondoberfläche dar.“
Die NASA habe 13 potenzielle Artemis-III-Landeregionen in der Nähe des Mondsüdpols identifiziert, fügte sie hinzu, und zwar anhand von Kriterien wie der Fähigkeit, sicher in der Region zu landen, dem Potenzial, wissenschaftliche Ziele zu erreichen, der Verfügbarkeit von Startfenstern und Bedingungen wie Gelände, Kommunikation und Beleuchtung . Im Rahmen der Mission werden zwei Astronauten etwa eine Woche lang auf der Mondoberfläche leben und arbeiten.
Weber sagte jedoch, dass bei einer langfristigen menschlichen Anwesenheit auf dem Mond der Standortauswahlprozess tatsächlich geografische Merkmale wie die Nähe zu tektonischen Merkmalen und Gelände berücksichtigen könnte.
Mondbeben könnten tatsächlich ein Problem für zukünftige bemannte Landemissionen sein, sagte Yosio Nakamura, ein emeritierter Professor für Geophysik an der University of Texas in Austin, der zu den Forschern gehörte, die sich zuerst die von den Apollo-Seismikstationen gesammelten Daten ansahen.
Nakamura, der nicht an der Studie beteiligt war, ist jedoch anderer Meinung über die Ursache der Beben und sagte, Apollo-Daten zeigten, dass die Phänomene Dutzende Kilometer unter der Oberfläche entstanden seien.
„Wir wissen immer noch nicht, was flache Mondbeben verursacht, aber es ist nicht die Gleitstörung nahe der Oberfläche“, sagte er. „Unabhängig davon, was diese Beben verursacht, stellen sie tatsächlich eine potenzielle Bedrohung für zukünftige Landemissionen dar, und wir brauchen mehr Daten darüber.“
Unabhängig von der zugrunde liegenden Ursache wird die potenzielle Gefahr, die Mondbeben für Astronauten darstellen, durch die Tatsache begrenzt, dass sich Menschen – zumindest in naher Zukunft – für kurze Zeiträume, höchstens einige Tage, auf dem Mond aufhalten werden, so Allen Husker , ein Forschungsprofessor für Geophysik am California Institute of Technology, der ebenfalls nicht an der Studie beteiligt war.
„Es ist sehr unwahrscheinlich, dass es während ihres Aufenthalts zu einem großen Mondbeben kommt. Es ist jedoch gut zu wissen, dass diese seismischen Quellen (die die Beben verursachen) existieren. Sie können eine Gelegenheit sein, den Mond besser zu untersuchen, so wie wir es auf der Erde mit Erdbeben tun“, sagte Husker. „Bis es eine tatsächliche Mondbasis gibt, sollten wir eine viel bessere Vorstellung von der tatsächlichen seismischen Gefahr bei bevorstehenden Missionen haben.“
Diese Meinung teilt Jeffrey Andrews-Hanna, ein außerordentlicher Professor für Planetenwissenschaften an der University of Arizona, der ebenfalls nicht an der Arbeit beteiligt war. „Mondbeben sind ein unglaubliches Werkzeug für die Wissenschaft“, sagte er in einer E-Mail. „Sie sind wie Taschenlampen im Inneren des Mondes, die seine Struktur beleuchten, damit wir sie sehen können. Die Untersuchung von Mondbeben am Südpol wird uns mehr über die innere Struktur des Mondes und seine heutige Aktivität verraten.“