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11. April
2008: Mondstaub ist trocken, ausgetrocknetes Zeug,
und sieht vielleicht nach einem langweiligen Thema für einen
Artikel aus. Tatsächlich könnte man eine Tonne Mondstaub
durchsuchen und würde nicht ein einziges Wassermolekül
finden. Es scheint also eine ziemlich "trockene" Geschichte
zu werden. Aber wie auch der Staub auf dem Dachboden der
Großmutter, bedeckt Mondstaub etwas Interessantes -- den
Mond -- und auch der Staub selbst kann seltsame Geschichten
erzählen.
Eine Gruppe von Forschern der NASA sowie der University of Alabama
sind sozusagen "aktive Zuhörer": Mian Abbas, James Spann,
Richard Hoover und Dragana Tankosic haben Mondstaub mit
Elektronen beschossen, Mondstaub in einem elektrischen Feld
schweben lassen und ihn unter einem Elektronenmikroskop
untersucht. All dies passiert am National Space Science and Technology
Centers "Dusty Plasma Lab" in Huntsville, Alabama.
Warum dieses Interesse? Spann erklärt: "Menschen werden in
ein paar Jahren zum Mond zurückkehren und müssen, wissen was
sie erwartet. Wie lebt und arbeitet man an einem Ort, der mit
Mondstaub bedeckt ist? Das versuchen wir herauszufinden."
"Für die Apollo Astronauten war
Mondstaub wirklich lästig", fügt Abbas hinzu. "Er haftete
überall -- an Raumanzügen, Ausrüstung, Instrumenten." Die
scharfkantigen Körnchen zerkratzten Visiere, verstopften
Verbindungen, schwärzten Oberflächen und machten
Instrumentenanzeigen unlesbar. "Diese störende Haftung hatte
viel mit der elektrostatischen Ladung des Mondstaubs zu
tun."
Staub auf dem Mond ist, zumindest teilweise, elektrisch
geladen, da er dem Sonnenwind ausgesetzt ist. Die Erde wird
durch das Magnetfeld unseres Planeten vor dem Sonnenwind
geschützt. Der Mond hat aber kein globales Magnetfeld, um
geladene Teilchen von der Sonne abzulenken. Freie Elektronen
im Sonnenwind interagieren mit den Körnchen im Mondstaub und
laden sie dadurch auf.
Oben:
Aufladung der Mondoberfläche und elektrische Felder die
durch Sonnenlicht und Sonnenwind hervorgerufen werden. Credit: Jasper Halekas and Greg Delory of
U.C. Berkeley, and Bill Farrell and Tim Stubbs of the Goddard
Space Flight Center. [Größeres
Bild]
Am Dusty Plasma Lab simulieren die Wissenschaftler
Konditionen wie sie durch den Sonnenwind hervorgerufen
werden, um den Staub vom Mond in einer realistischen
Umgebung untersuchen zu können. In
früheren Studien haben Abbas und seine
Kollegen die Effekte des ultravioletten Sonnenlichts auf die
Körner im Mondstaub untersucht, um so zu helfen eine Theorie
zu entwickeln, wie sich der Mondstaub während des
Tageslichts auf dem Mond verhält. (UV Photonen können
Mondstaub ebenfalls aufladen.) Nun untersuchen sie wie sich
die Körnchen während der Nacht verhalten, wenn der wirbelnde
Sonnenwind das "Mondwetter" dominiert.
"Glücklicherweise
wissen wir, wie der Sonnenwind aufgebaut ist, so dass wir ihn
simulieren können", sagt Spann.
Bei einem typischen Experiment bestrahlt
Abbas die Körnchen mit einem Elektronenstrahl aus einer
Elektronen-Kanone. Er sperrt dazu ein einzelnes Körnchen in
eine Vakuum Testkammer und bombardiert das Körnchen mit
einer unterschiedlichen Anzahl von Elektronen.
"Wir
erhielten einige überraschende Ergebnisse", sagt Abbas. "Wir
fanden heraus, dass einzelne Staubkörner sich anders
verhalten als ein Klumpen von mehreren Körnchen zusammen.
Existierende Theorien, die auf Berechnungen der Ladung
großer Mengen von Mondstaub basieren, können nicht auf
Mondstaub angewandt werden, wenn er in einzelnen Teilchen
vorliegt."
Unten:
Ein einzelner Punkt aus Mondstaub, der frei schwebend in
einer Vakuumkammer am NSSTCs Dusty Plasma
Lab hängt, wird von einem Laser angestrahlt.
Wenn es um elektrostatische Aufladung geht, sind die
Körnchen aus dem Mondstaub Einzelgänger, in der Lage zu
exzentrischem und überraschendem Verhalten. In einem
Experiment von Abbas zum Beispiel, führte der Beschuss von
einem positiv geladenen Körnchen Mondstaub mit Elektronen
(die eine negative Ladung tragen) dazu, dass die positive
Ladung noch zunahm. Abbas glaubt, dass jedes Elektron,
welches das Körnchen traf, zwei oder mehr vorhandene
Elektronen entfernte, was netto zu einem Anstieg der
positiven Ladung führte.
Nicht jeder Mondstaub benimmt sich so. Die Reaktion eines
einzelnen Körnchens hängt von einer Vielzahl Faktoren ab,
wie etwa der Größe des Körnchens, seiner Ladung und der
Anzahl der freien Elektronen die auf das Körnchen treffen.
Spann
fügt hinzu, "wir glauben, dass die einzelnen Körnchen
sich auch auf dem Mond anders verhalten -- nicht nur in
unserem Laboratorium. Unsere Ergebnisse sind näher am
tatsächlichen Verhalten auf dem Mond. Wir sagen 'Hey Leute,
wartet mal eine Sekunde. Wenn Ihr zum Mond fliegt, wird es
dort ein klein wenig anders sein, als Ihr es erwartet
hattet.'"
Sie können drauf wetten, dass die Missionsplaner auf die
Geschichten hören werden, die der Mondstaub zu erzählen hat.
Author:
Dauna Coulter
| Editor:
Dr. Tony Phillips | Credit:
Science@NASA
Übersetzung:
Frank Erhardt (Astrolabium.Net)
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