Eine chinesische Sonde hat am 25. Juni 2024 erstmals Bodenproben von der Rückseite des Mondes zur Erde gebracht. Die Sonde Chang’e-6 landete am 25. Juni 2024 um 14:07 Uhr Ortszeit (8:07 Uhr Moskauer Zeit). Die Landung erfolgte „exakt am vorgesehenen Ort“ – im Siziwang-Banner in der nördlichen Autonomen Region Innere Mongolei, wie die Nachrichtenagentur Xinhua berichtete. Zhang Kejian, Leiter der Chinesischen Nationalen Raumfahrtbehörde, erklärte die Mission für einen „vollen Erfolg“.
Die Mission dauerte 53 Tage. Am 3. Mai wurde die automatische interplanetare Station (AIS), benannt nach der chinesischen Göttin, an Bord einer Schwerlastrakete vom Typ Langer Marsch 5 ins All befördert. Fünf Tage später trennte sich das Landemodul mit einem kleinen Rover von der Orbitalstation und landete sicher. Ihr Einsatzgebiet umfasste einen der größten Krater des gesamten Sonnensystems – das sogenannte Südpol-Aitken-Becken.
Mithilfe eines Spezialbohrers und eines Roboterarms entnahm die Sonde zwei Kilogramm Staub und Gestein von der Oberfläche und aus geringen Tiefen. Eine spezielle Bohrtechnologie bewahrte die flüchtigen Substanzen, die für die wissenschaftliche Datenerhebung unerlässlich sind. Die Steuerung der Ausrüstung erfolgte über einen Relaissatelliten, da eine direkte Kommunikation vor Ort nicht möglich ist.
Eine Panoramaaufnahme, aufgenommen von der Kamera der Sonde Chang’e-6. Chinesische Nationale Raumfahrtbehörde
Am 3. Juni brachte das Aufstiegsmodul die wertvolle Fracht in die Mondumlaufbahn. Nach dem Andocken an den Orbiter wurde die mit Erdproben beladene Kapsel in das Segment überführt, das anschließend zur Erde zurückkehrte.
An diesem Tag wurde erstmals Regolith (Mondboden) von der Rückseite des Mondes zur Erde zurückgebracht. Zuvor hatten sowjetische und chinesische Sonden sowie amerikanische Astronauten nur Proben von der sichtbaren Seite des Mondes gesammelt. Von Bedeutung ist auch, dass Chang’e 6 in der Nähe des Südpols landete. Frühere Studien, darunter solche mit russischen Instrumenten, haben gezeigt, dass dieses Gebiet große Wasservorkommen birgt. Bestätigen Bodenprobenanalysen dies, könnten dort Mondbasen errichtet werden. China verfolgt bereits entsprechende Pläne, und auch Russland arbeitet an diesem Thema.
Darüber hinaus kann Wasser zur Treibstoffherstellung genutzt werden. Der Mond gilt aufgrund seiner geringen Schwerkraft seit langem als potenzieller Startplatz für interplanetare Reisen.
Die Rückseite des Mondes. Der große Fleck rechts ist das Orientalische Meer. RIA Novosti
Im September 2024 analysierte eine Gruppe von Wissenschaftlern aus China die Zusammensetzung des Bodens, der im Juni von der Rückseite des Mondes durch die chinesische Sonde Chang’e-6 zur Erde gebracht worden war, wie das chinesische Zentralfernsehen berichtete.
Wie der Fernsehsender berichtete, veröffentlichte ein Team chinesischer Wissenschaftler einen wissenschaftlichen Artikel über die Ergebnisse ihrer Untersuchung von Bodenproben von der Mondrückseite in der Fachzeitschrift „National Science Review“. Darin werden die physikalischen, mineralogischen und geochemischen Eigenschaften der gewonnenen Proben beschrieben.
Laut den Wissenschaftlern weisen die Bodenproben eine relativ geringe Dichte und eine lockere, poröse Struktur auf. Die Korngrößenverteilung des Mondbodens ist bimodal, was darauf hindeuten könnte, dass die Probe aus verschiedenen Quellen stammt. Die Wissenschaftler stellten außerdem fest, dass der Boden von der Mondrückseite im Vergleich zu den 2020 von der Sonde Chang’e-5 zurückgebrachten Mondbodenproben einen deutlich erhöhten Plagioklasgehalt aufweist, während der Olivingehalt signifikant gesunken ist. Dies deutet laut den Forschern auf einen deutlichen Einfluss nicht-basaltischer Materialien auf den Mondboden in dieser Region hin. Die von Chang’e-6 zurückgebrachten Mondbodenproben bestehen hauptsächlich aus Basalt, Brekzie, Zementit, hellen Gesteinen und glasigem Material. Basaltfragmente machen 30 bis 40 % der Gesamtprobe aus. Die Minerale werden hauptsächlich durch Pyroxen, Plagioklas und Ilmenit repräsentiert, während der Olivingehalt extrem niedrig ist.
Die geochemische Analyse ergab, dass die Chang’e-6-Proben einen hohen Gehalt an Aluminiumoxid und Calciumoxid aufweisen, während der Eisenoxidgehalt relativ niedrig ist.
Der Fernsehsender merkte an, dass dank eingehender Untersuchungen der von Chang’e-6 zurückgebrachten Mondbodenproben das Verständnis der inneren Struktur des Mondes, seiner materiellen Zusammensetzung sowie der Entstehungsprozesse des natürlichen Satelliten der Erde und seiner Entwicklung ständig erweitert wird.
Die erste Veröffentlichung zu den von der chinesischen Mondsonde Chang’e-6 gesammelten Proben zeigte, dass sich diese in einigen Aspekten von den auf der erdzugewandten Seite des Mondes gesammelten Proben unterscheiden. Sie liefern somit neue Erkenntnisse und führen zu neuen Theorien über den Mond und seine Entwicklung.
Anfang Mai 2024 startete China Chang’e-6, eine komplexe, 53-tägige Mission zur Rückholung von Mondgesteinsproben. Die Landeeinheit sammelte Proben, bohrte ein Loch im sogenannten Apollo-Krater und beförderte diese anschließend mit dem Aufstiegs-/Abstiegsmodul in die Mondumlaufbahn. Dort angekommen, wurden die Proben an einen wartenden Mondorbiter übergeben. Ende Juni 2024 hatte das Abstiegsmodul 1.935,3 Gramm Mondgestein (4 Pfund 4,29 Unzen) zur Erde zurückgebracht.
Zunächst wurden die Proben zur Analyse und anschließenden Verteilung für wissenschaftliche Forschungszwecke in speziell ausgestattete Lager und Labore transportiert. Eine in der Fachzeitschrift „National Science Review“ veröffentlichte Studie lieferte uns erste Einblicke in dieses wertvolle Material.
Li Chunlai und seine Kollegen analysierten einige der von der Robotersonde gesammelten Proben. Sie stellten fest, dass die gesammelten Proben eine geringere Dichte aufwiesen als frühere Mondoberflächenproben von der erdzugewandten Seite des Mondes. Insbesondere die Proben von der erdabgewandten Seite zeigten eine lockerere und porösere Struktur als jene von der erdzugewandten Seite. „Die Probe ist recht locker und wäre in ihrem natürlichen Zustand auf der Mondoberfläche noch fluffiger“, schrieben die Forscher.
Techniker bergen Proben von der Rückseite des Mondes aus der Rückkehrkapsel der Mondmission Chang’e-6. (CCTV)
Im Vergleich zu Proben, die während der Chang’e-5-Mission 2020 auf der erdzugewandten Seite der Umlaufbahn gesammelt wurden, enthält der Boden auch mehr helle Partikel wie Feldspat und Glas. Dies, zusammen mit anderen Zusammensetzungsdaten, deutet auf einen höheren Anteil an Material hin, das aus größerer Entfernung zum Probenentnahmeort gelangt ist. Dies geschieht beispielsweise, wenn bei Einschlägen (wie etwa einer Asteroidenkollision) Trümmer nach oben und außen aus der Einschlagzone geschleudert werden. Die Zusammensetzung des Basaltgesteins am Probenentnahmeort wird als Mischung aus Trümmern aus nicht-basaltischen Regionen angesehen.
Die Proben weisen zudem geringere Konzentrationen von KREEP auf, einer Bezeichnung für Gesteine, die reich an Kalium (chemisches Symbol K), Seltenen Erden (SEE) und Phosphor (chemisches Symbol P) sind. Diese Elemente kommen auf der erdzugewandten Seite des Mondes häufiger vor. Diese Asymmetrie könnte teilweise erklären, warum die erdabgewandte Seite des Mondes so anders aussieht als die erdzugewandte.
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Die Forscher argumentieren, dass die Proben zum Verständnis mehrerer Schlüsselaspekte der Mondforschung beitragen könnten. Dazu gehören die frühe Entwicklung des Mondes, Unterschiede in der vulkanischen Aktivität auf der erdzugewandten und erdabgewandten Seite, die Geschichte von Einschlägen im inneren Sonnensystem, Hinweise auf galaktische Aktivität, die in der Verwitterungsschicht des Mondes erhalten geblieben sind, sowie die Zusammensetzung und Struktur der Mondkruste und des Mondmantels.
Gesteinsproben vom Mond lassen vermuten, dass die Rückseite des Mondes, die der Erde verborgen ist, ein kühleres Inneres aufweisen könnte als seine Vorderseite.
Im Juni 2024 brachte die chinesische Chang’e-6-Mission die ersten Proben von der Mondrückseite zur Erde. Die Analyse dieser Fragmente, die aus einem riesigen Krater im Südpol-Aitken-Becken (SPA) stammen, ergab, dass sie etwa 100 °C kälter waren als die von den Apollo-Missionen der NASA gesammelten Proben von der Mondvorderseite. Die Ergebnisse der Studie wurden am 30. September 2024 in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht.
„Die erdzugewandte und die erdabgewandte Seite des Mondes unterscheiden sich stark, sowohl an der Oberfläche als auch möglicherweise im Inneren. Dies ist eines der größten Rätsel des Mondes“, erklärte Yan Li, Mitautorin der Studie, in einer Stellungnahme. „Wir nennen ihn einen zweigesichtigen Mond. Ein signifikanter Temperaturunterschied zwischen der erdzugewandten und der erdabgewandten Seite des Mantels wurde schon lange vermutet, aber unsere Studie liefert den ersten Beweis anhand realer Proben.“
Im Gegensatz zur glatteren, dunkleren Vorderseite mit ihren ausgedehnten Vulkanebenen weist die Rückseite eine dickere Kruste auf, ist gebirgiger und stärker von Kratern übersät und enthält deutlich weniger Lavabecken. Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass sich diese Unterschiede bis ins Innere des Mondes erstrecken.
Die kraterübersäte Rückseite des Mondes, aufgenommen von der NASA-Raumsonde Orion.
Auf Grundlage ihrer Analyse schätzten die Forscher das Alter der Chang’e-6-Proben auf etwa 2,8 Milliarden Jahre. Die Proben entstanden aus Lava tief im Mondmantel bei Temperaturen von etwa 1100 °C – rund 100 °C kühler als Proben von der erdzugewandten Seite. Das Team kombinierte Computermodelle mit Satellitendaten, um die Temperatur des Gesteins zum Zeitpunkt der Kristallisation zu simulieren und die Temperatur seines Ausgangsgesteins zu schätzen, also des Materials, das zu Magma schmolz, bevor es zur gesammelten Probe erstarrte.
Man geht davon aus, dass die Rückseite des Mondes geringere Mengen an wärmeerzeugenden Elementen wie Uran, Thorium, Kalium, Phosphor und Seltenen Erden – zusammengefasst als KREEPs – aufweist. Diese Elemente erzeugen Wärme durch radioaktiven Zerfall. Sollten sie in der Frühzeit des Mondes zur Vorderseite gewandert sein, könnte dies erklären, warum diese heißer, vulkanisch aktiver und chemisch anders als die Vorderseite blieb.
Wie dieses Ungleichgewicht entstand, ist weiterhin unklar. Einige Theorien gehen davon aus, dass eine Kollision mit einem riesigen Asteroiden das Material im Inneren des Mondes umverteilte, während andere vermuten, dass der Mond einst einen kleineren „Geschwistermond“ besaß, der ungleichmäßig mit ihm verschmolz und so seine erdzugewandte Seite mit wärmeerzeugenden Elementen anreicherte. Laut der Erklärung könnte auch die Gravitationskraft der Erde die Elementverteilung beeinflusst haben.
„Diese Ergebnisse bringen uns dem Verständnis der beiden Seiten des Mondes einen Schritt näher“, sagte Studienmitautorin Xuelin Zhu in einer Erklärung. „Sie zeigen uns, dass die Unterschiede zwischen der erdzugewandten und der erdabgewandten Seite nicht nur an der Oberfläche, sondern auch im Inneren bestehen.“
Die Studie gibt zwar keine Auskunft über die aktuellen Innentemperaturen des Mondes, die Forscher argumentieren jedoch, dass ein etwaiger Temperaturunterschied über Milliarden von Jahren bestanden haben könnte und die Mondlandschaft, die wir heute sehen, geprägt hat.
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