20th centuryEdit
Apollo-Programm
Die Möglichkeit von Eis in den Böden polarer Mondkrater wurde erstmals 1961 von den Caltech-Forschern Kenneth Watson, Bruce C. Murray und Harrison Brown vorgeschlagen. Obwohl Spuren von Wasser in Mondgesteinsproben gefunden wurden, die von Apollo-Astronauten gesammelt wurden, wurde angenommen, dass dies auf eine Kontamination zurückzuführen ist, und der Großteil der Mondoberfläche wurde im Allgemeinen als vollständig trocken angesehen. Eine Studie von Mondgesteinsproben aus dem Jahr 2008 ergab jedoch Hinweise auf Wassermoleküle, die in vulkanischen Glasperlen eingeschlossen waren.,
Der erste direkte Beweis für Wasserdampf in der Nähe des Mondes wurde durch das Apollo 14 ALSEP Suprathermal Ion Detector Experiment, SIDE, am 7. März 1971 erhalten. Eine Reihe von Ausbrüchen von Wasserdampfionen wurde vom Instrumentenmassenspektrometer an der Mondoberfläche in der Nähe des Landeplatzes Apollo 14 beobachtet.
Luna 24
Im Februar 1978 veröffentlichten die sowjetischen Wissenschaftler M. Akhmanova, B. Dement ‚ ev und M. Markov vom Wernadski-Institut für Geochemie und Analytische Chemie ein Papier, in dem der Nachweis von Wasser ziemlich endgültig behauptet wurde., Ihre Studie zeigte, dass die Proben, die von der sowjetischen Sonde Luna 24 von 1976 zur Erde zurückgebracht wurden, etwa 0,1 Massenprozent Wasser enthielten, wie in der Infrarotabsorptionsspektroskopie (bei einer Wellenlänge von etwa 3 µm) bei einem Nachweisniveau von etwa 10 mal über dem Schwellenwert.
Clementine
Zusammengesetztes Bild der Südpolarregion des Mondes, aufgenommen von der Clementine-Sonde der NASA über zwei Mondtage. Dauerhaft beschattete Gebiete könnten Wassereis beherbergen.,
Ein vorgeschlagener Beweis für Wassereis auf dem Mond kam 1994 von der United States military Clementine probe. In einer Untersuchung, die als „bistatisches Radarexperiment“ bekannt ist, verwendete Clementine seinen Sender, um Radiowellen in die dunklen Regionen des Südpols des Mondes zu strahlen. Echos dieser Wellen wurden von den großen Dish-Antennen des Deep Space Network auf der Erde detektiert. Die Größe und Polarisation dieser Echos stimmte eher mit einer eisigen als mit einer felsigen Oberfläche überein, aber die Ergebnisse waren nicht schlüssig und ihre Bedeutung wurde in Frage gestellt., Erdgestützte Radarmessungen wurden verwendet, um die Bereiche zu identifizieren, die sich in permanentem Schatten befinden und daher das Potenzial haben, Mondeis zu beherbergen: Schätzungen der Gesamtausdehnung der beschatteten Gebiete auf der Polseite von 87,5 Grad Breite sind 1.030 und 2.550 Quadratkilometer (400 und 980 Quadratmeilen) für den Nord-bzw. Nachfolgende Computersimulationen, die zusätzliches Gelände umfassten, deuteten darauf hin, dass sich eine Fläche von bis zu 14,000 Quadratkilometern (5,400 sq mi) in permanentem Schatten befinden könnte.,
Lunar Prospector
Die 1998 gestartete Lunar Prospector-Sonde verwendete ein Neutronenspektrometer, um die Wasserstoffmenge im Mondregolithen in der Nähe der Polarregionen zu messen. Es war in der Lage, die Wasserstofffülle und-lage auf 50 Teile pro Million zu bestimmen und erhöhte Wasserstoffkonzentrationen am Nord-und Südpol des Mondes nachzuweisen. Diese wurden interpretiert als Angabe, erhebliche Mengen von Wasser, Eis gefangen in permanent abgeschatteten Kratern, aber könnte auch sein, aufgrund der Anwesenheit von hydroxyl-radikal (•OH), das chemisch gebundene Mineralstoffe., Basierend auf Daten von Clementine und Lunar Prospector haben NASA–Wissenschaftler geschätzt, dass die Gesamtmenge in der Größenordnung von 1-3 Kubikkilometern (0,24-0,72 cu mi) liegen könnte, wenn Oberflächenwassereis vorhanden ist. Im Juli 1999, am Ende seiner Mission, wurde die Mondprospektorsonde absichtlich in den Shoemaker-Krater nahe dem Südpol des Mondes abgestürzt, in der Hoffnung, dass nachweisbare Wassermengen freigesetzt würden. Spektroskopische Beobachtungen von Bodenteleskopen zeigten jedoch nicht die spektrale Signatur von Wasser.,
Cassini-Huygens
Weitere Vermutungen über die Existenz von Wasser auf dem Mond wurden durch nicht schlüssige Daten der Cassini–Huygens-Mission erzeugt, die 1999 den Mond passierte.
21st centuryEdit
Deep Impact
Im Jahr 2005 führten Beobachtungen des Mondes durch das Deep Impact-Raumschiff zu nicht schlüssigen spektroskopischen Daten, die auf Wasser auf dem Mond hindeuten. Im Jahr 2006 zeigten Beobachtungen mit dem Arecibo-Planetenradar, dass einige der nearpolaren Clementinen-Radarrückkehrer, von denen zuvor behauptet wurde, dass sie auf Eis hindeuten, stattdessen mit Gesteinen in Verbindung gebracht werden könnten, die aus jungen Kratern ausgestoßen wurden., Wenn dies zutrifft, würde dies darauf hindeuten, dass die Neutronenergebnisse aus dem Mondprospektor hauptsächlich aus Wasserstoff in anderen Formen als Eis stammten, wie z. B. eingeschlossenen Wasserstoffmolekülen oder organischen Stoffen. Dennoch schließt die Interpretation der Arecibo-Daten die Möglichkeit von Wassereis in dauerhaft schattierten Kratern nicht aus. Im Juni 2009 führte das Deep Impact-Raumschiff der NASA, das jetzt EPOXI neu entwarf, weitere bestätigende gebundene Wasserstoffmessungen während eines weiteren Mondflugs durch.,
Kaguya
Im Rahmen ihres Mondkartierungsprogramms führte die japanische Kaguya-Sonde, die im September 2007 für eine 19-monatige Mission gestartet wurde, Gammastrahlenspektrometrie-Beobachtungen aus der Umlaufbahn durch, die die Häufigkeit verschiedener Elemente auf der Mondoberfläche messen können. Die hochauflösenden Bildgebungssensoren der japanischen Kaguya-Sonde konnten keine Anzeichen von Wassereis in dauerhaft schattierten Kratern um den Südpol des Mondes erkennen und beendeten ihre Mission, indem sie in die Mondoberfläche stürzten, um den Gehalt der Ejecta Plume zu untersuchen.,
Chang ‚e 1
Der im Oktober 2007 gestartete Orbiter Chang‘ e 1 der Volksrepublik China machte die ersten detaillierten Fotos einiger Polargebiete, in denen wahrscheinlich Eiswasser zu finden ist.
Chandrayaan-1
Direkter Beweis für Mondwasser in der Mondatmosphäre, erhalten durch das Altitudinal Composition (CHACE) Ausgabeprofil von Chandrayaan-1
Bild des Mondes, aufgenommen vom Moon Mineralogy Mapper., Blau zeigt die spektrale Signatur von Hydroxid, Grün zeigt die Helligkeit der Oberfläche, gemessen durch reflektierte Infrarotstrahlung von der Sonne und Rot zeigt ein Mineral namens Pyroxen.
Die indische Raumsonde Chandrayaan-1 veröffentlichte am 14.November 2008 um 20:31 Uhr die Mondeinschlagssonde (MIP), die den Shackleton-Krater des Mond-Südpols betraf und unterirdische Trümmer freisetzte, die auf das Vorhandensein von Wassereis untersucht wurden., Während seines 25-minütigen Abstiegs zeichnete der Chandra ‚ s Altitudinal Composition Explorer (CHACE) der Einschlagssonde Hinweise auf Wasser in 650 Massenspektren auf, die sich in der dünnen Atmosphäre über der Mondoberfläche und den Hydroxylabsorptionslinien im reflektierten Sonnenlicht sammelten.September 2009 erklärte die NASA, dass die von ihrem Team gesendeten Daten die Existenz von Wasserstoff über großen Bereichen der Mondoberfläche bestätigten, wenn auch in geringen Konzentrationen und in Form von chemisch an den Boden gebundener Hydroxylgruppe ( · OH). Dies unterstützt frühere Beweise von Spektrometern an Bord der Deep Impact-und Cassini-Sonden., Auf dem Mond wird das Merkmal als weit verbreitete Absorption angesehen, die in kühleren hohen Breiten und an mehreren frischen feldspathischen Kratern am stärksten erscheint. Der allgemeine Mangel an Korrelation dieses Merkmals in sonnenbeschienenen M3-Daten mit Neutronenspektrometer-H2-Daten legt nahe, dass die Bildung und Speicherung von OH und H2O ein fortlaufender oberflächlicher Prozess ist. OH / H2O-Produktionsprozesse können polare Kältefallen füttern und den Mond Regolith zu einer Kandidatenquelle für flüchtige Stoffe für die menschliche Erforschung machen.,
Obwohl die Ergebnisse mit den jüngsten Erkenntnissen anderer NASA-Instrumente an Bord von Chandrayaan-1 übereinstimmen, stimmen die entdeckten Wassermoleküle in den Polarregionen des Mondes nicht mit dem Vorhandensein dicker Ablagerungen von fast reinem Wassereis innerhalb weniger Meter der Mondoberfläche überein, schließt jedoch nicht aus, dass kleine (<∼10 cm), diskrete Eisstücke mit dem Regolith vermischt sind. Eine zusätzliche Analyse mit M3, die 2018 veröffentlicht wurde, hatte direktere Beweise für Wassereis in der Nähe der Oberfläche innerhalb von 20° Breite beider Pole geliefert., Zusätzlich zur Beobachtung des reflektierten Lichts von der Oberfläche verwendeten die Wissenschaftler die Nahinfrarotabsorptionsfähigkeiten von M3 in den dauerhaft schattierten Bereichen der Polarregionen, um Absorptionsspektren zu finden, die mit Eis übereinstimmen. In der Nordpolregion ist das Wassereis in Flecken verstreut, während es sich stärker in einem einzigen Körper um den Südpol konzentriert. Da diese Polarregionen die hohen Temperaturen (größer als 373 Kelvin) nicht erfahren, wurde postuliert, dass die Pole als kalte Fallen fungieren, wo verdampftes Wasser auf dem Mond gesammelt wird.,
Im März 2010 wurde berichtet, dass die Mini-SAR an Bord von Chandrayaan-1 mehr als 40 permanent abgedunkelte Krater in der Nähe des Nordpols des Mondes entdeckt hatte, von denen angenommen wird, dass sie schätzungsweise 600 Millionen Tonnen Wassereis enthalten. Die hohe CPR des Radars ist keine eindeutige Diagnose von Rauheit oder Eis; Das Wissenschaftsteam muss die Umgebung des Auftretens eines hohen CPR-Signals berücksichtigen, um seine Ursache zu interpretieren. Das Eis muss relativ rein und mindestens ein paar Meter dick sein, um diese Signatur zu erhalten., Die geschätzte Menge an potenziell vorhandenem Wassereis ist vergleichbar mit der Menge, die aus der vorherigen Mission der Neutronendaten des Mondprospektors geschätzt wurde.
„Lunar Reconnaissance Orbiter“ | Lunar Crater Observation and Sensing Satellite
Videos generiert von der NASA Lunar Reconnaissance Orbiter Bilder zeigen Bereiche der dauerhaften Schatten. Realistische Schatten, entwickeln sich über mehrere Monate.,
Am 9. Oktober 2009 wurde die Centaur-Oberstufe ihrer Atlas V-Trägerrakete um 11:31 UTC auf den Cabeus-Krater gerichtet, gefolgt von der Raumsonde Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) der NASA, die durch die Ejecta plume flog.LCROSS entdeckte eine signifikante Menge an Hydroxylgruppe in dem Material, das von einem Impaktor aus einem südpolaren Krater geworfen wurde; Dies kann auf wasserführende Materialien zurückgeführt werden-was „in der Nähe von reinem kristallinem Wassereis“ zu sein scheint, das im Regolith gemischt ist., Was tatsächlich nachgewiesen wurde, war die chemische Gruppe Hydroxyl · * OH), die im Verdacht steht, aus Wasser zu stammen, aber auch Hydrate sein könnte, bei denen es sich um anorganische Salze handelt, die chemisch gebundene Wassermoleküle enthalten. Die Art, Konzentration und Verteilung dieses Materials erfordert weitere Analysen; Chief Mission Scientist Anthony Colaprete hat erklärt, dass die Ejecta eine Reihe von feinkörnigen Partikeln von nahezu reinem kristallinem Wassereis zu enthalten scheint. Eine spätere definitive Analyse ergab, dass die Konzentration von Wasser „5,6 ± 2,9 Massenprozent“ betrug.,
Das Mini-RF-Instrument an Bord des Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) beobachtete die Wolke von Trümmern durch den Aufprall des LCROSS-Orbiters, und es wurde der Schluss gezogen, dass das Wassereis in Form von kleinen (< ~10 cm), diskreten Eisstücken im Regolithen oder als dünne Beschichtung auf Eiskörnern verteilt sein muss. Dies, gepaart mit monostatischen Radarbeobachtungen, legt nahe, dass das Wassereis, das in den dauerhaft beschatteten Regionen der Polarkrater des Mondes vorhanden ist, wahrscheinlich nicht in Form von dicken, reinen Eisablagerungen vorhanden ist.,
Die vom Lunar Exploration Neutron Detector (LEND) Instrument an Bord von LRO erfassten Daten zeigen mehrere Regionen, in denen der epithermale Neutronenfluss von der Oberfläche unterdrückt wird, was auf einen erhöhten Wasserstoffgehalt hinweist. Eine weitere Analyse der Daten legt nahe, dass der Wassergehalt in den Polarregionen nicht direkt durch die Beleuchtungsbedingungen der Oberfläche bestimmt wird, da beleuchtete und schattierte Regionen keinen signifikanten Unterschied im geschätzten Wassergehalt aufweisen., Nach den Beobachtungen dieses Instruments allein ist „die dauerhaft niedrige Oberflächentemperatur der Kältefallen keine notwendige und ausreichende Bedingung für die Erhöhung des Wassergehalts im Regolithen.“
Die Untersuchung des Shackleton-Kraters am Südpol des Mondes durch den Laseraltimeter von LRO legt nahe, dass bis zu 22% der Oberfläche dieses Kraters mit Eis bedeckt sind.
schmelzeinschlüsse in Apollo 17 Proben
Im Mai 2011, Erik Hauri et al., berichtete 615-1410 ppm Wasser in Schmelzeinschlüssen in der Mondprobe 74220, dem berühmten „orangefarbenen Glasboden“ mit hohem Titan-Gehalt vulkanischen Ursprungs, der 1972 während der Apollo 17-Mission gesammelt wurde. Die Einschlüsse entstanden bei explosiven Eruptionen auf dem Mond vor etwa 3, 7 Milliarden Jahren.
Diese Konzentration ist vergleichbar mit der von Magma im oberen Erdmantel. Diese Ankündigung ist zwar von erheblichem selenologischem Interesse, bietet Möchtegern-Mondkolonisten jedoch wenig Trost., Die Probe entstand viele Kilometer unter der Oberfläche und die Einschlüsse sind so schwer zugänglich, dass es 39 Jahre dauerte, sie mit einem hochmodernen Ionenmikrosondeninstrument zu detektieren.
Stratosphärisches Observatorium für Infrarotastronomie
Im Oktober 2020 berichteten Astronomen über den Nachweis von molekularem Wasser auf der sonnenbeschienenen Oberfläche des Mondes durch mehrere unabhängige wissenschaftliche Teams, darunter das Stratosphärische Observatorium für Infrarotastronomie (SOFIA)., Die geschätzte Häufigkeit beträgt etwa 100 bis 400 ppm, mit einer Verteilung über einen kleinen Breitengradenbereich, wahrscheinlich ein Ergebnis der lokalen Geologie und kein globales Phänomen. Es wurde vorgeschlagen, dass das detektierte Wasser in Gläsern oder in Hohlräumen zwischen Körnern gespeichert wird, die vor der rauen Mondumgebung geschützt sind, wodurch das Wasser auf der Mondoberfläche verbleiben kann. Anhand von Daten des Lunar Reconnaissance Orbiter wurde gezeigt, dass es neben den großen, dauerhaft beschatteten Regionen in den Polarregionen des Mondes viele ungenutzte Kältefallen gibt, die die Bereiche, in denen sich Eis ansammeln kann, erheblich erweitern., Ungefähr 10-20% der permanenten Kaltfangfläche für Wasser befinden sich in „Mikrokaltfallen“, die in Schatten auf Skalen von 1 km bis 1 cm gefunden werden, für eine Gesamtfläche von ~40.000 km2, von denen etwa 60% im Süden liegen, und ein Großteil der Kaltfalle für Wassereis findet sich in Breitengraden >80° aufgrund permanenter Schatten.,Oktober 2020: In einem in Nature Astronomy veröffentlichten Artikel verwendete ein Wissenschaftlerteam SOFIA, ein Infrarotteleskop, das in einem 747-Jumbojet montiert war, um Beobachtungen zu machen, die eindeutige Beweise für Wasser auf Teilen des Mondes zeigten, wo die Sonne scheint.“Diese Entdeckung zeigt, dass Wasser über die Mondoberfläche verteilt sein könnte und nicht auf die kalten, beschatteten Orte in der Nähe der Mondpole beschränkt ist“, sagte Paul Hertz, Direktor der Astrophysik-Abteilung der NASA, während einer Pressekonferenz am Montag.