Quelle: Universität Bayreuth 29. September 2023.

29. September 2023 – Die US-amerikanische Weltraumagentur hat die Proben dem Bayerischen Geoinstitut (BGI) der Universität Bayreuth für wissenschaftliche Untersuchungen zur Verfügung gestellt.

Unter der Leitung von Prof. Dr. Audrey Bouvier, einer international renommierten Expertin für extraterrestrisches Gestein, werden die Proben in den kommenden Jahren mit massenspektrometrischen High-Tech-Verfahren auf ihre chemische Zusammensetzung hin analysiert. Für diese Untersuchungen verfügt das BGI nicht nur über neueste Forschungstechnologien, sondern auch über spezielle Reinräume, die gewährleisten, dass das Mondgestein nicht unter dem Einfluss von Staub oder Feuchtigkeit verändert wird. Bei den von der NASA gelieferten Gesteinsproben handelt es sich um kleine Gesteinsstücke und polierte Anschliffe von der Größe eines Daumenabdrucks. Sie sollen jetzt mit hoher räumlicher Auflösung im Detail analysiert werden. Die Astronauten von Apollo 16 und 17 haben einen großen Teil dieser Proben mit Hilfe des batteriegetriebenen Mondautos „Lunar Roving Vehicle“ eingesammelt, mit dem sie Exkursionen im Umkreis der Landestelle unternehmen konnten.

Analysen von Mondgestein sind nicht nur aufschlussreich für die Entstehung des Mondes, sondern bieten ebenso Einblicke in die Entstehung und die Frühgeschichte der Erde, die durch eine hohe Einschlagsdichte von Asteroiden geprägt war. Frühere Untersuchungen haben bereits gezeigt, dass die Entstehung der Erde in ihrer heutigen Gestalt und die Entstehung ihres Trabanten aufgrund einer Kollision der Erde mit einem unbekannten Planeten eng miteinander verknüpft waren. Doch während alle Gesteine auf der Erdoberfläche infolge der Plattentektonik und unter dem Einfluss von Klima, Wetter und weiteren geologischen Prozessen ständigen Veränderungen unterworfen waren, blieb das Mondgestein weitgehend konserviert. Es ähnelt bis heute sehr stark dem Gestein, wie es sich vor mehr als drei Milliarden Jahren bei der Entstehung des Mondes herausgebildet hat.

„Die Untersuchung bestimmter Mondgesteine, so genannter Impaktbrekzien, ermöglicht uns eine Zeitreise in die Vergangenheit: Sie zeigen uns, wie die Erde einst aussah. Diese Gesteine enthalten Spuren des intensiven planetarischen Bombardements, das auf der Mondoberfläche und dementsprechend auch auf der Erde stattfand. Diese Erkenntnisse sind vor allem deshalb besonders interessant, weil sie Rückschlüsse auf chemische und physikalische Gegebenheiten erlauben, unter denen vor ungefähr 3,7 Milliarden Jahren das Leben auf der Erde entstand. Besonders wertvoll sind dabei Isotopenanalysen, die wir hier am BGI mit Forschungstechnologien durchführen können, die es zur Zeit der Apollo-Missionen noch gar nicht gab“, sagt Prof. Dr. Audrey Bouvier, Professorin für experimentelle Planetologie an der Universität Bayreuth.

Dem von ihr geleiteten Forschungsteam am BGI gehört auch Ran Zhao M.Sc. an. Er hat an der Universität Bayreuth den Masterstudiengang „Experimental Geosciences“ absolviert und nimmt nun im Rahmen seiner Doktorarbeit an den Analysen der Gesteinsproben teil. Die Untersuchungen werden sich auch auf die Analysen von Mondgestein erstrecken, das in Form von Meteoriten auf der Erde eingeschlagen ist. Mondmeteoriten liefern Stichproben von Gestein an anderen Orten auf der Mondoberfläche. Ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften sind jedoch während ihres Eintritts in die Erdatmosphäre und infolge der Verwitterung auf der Erde in den letzten Zehntausenden von Jahren – bis zu ihrer Entdeckung in der Sahara-Wüste – stark verändert worden. Daher können sie nicht mehr als frisches Mondmaterial angesehen werden.

In Vorbereitung: Analysen des Gesteins eines Marsmonds
Prof. Dr. Audrey Bouvier wurde kürzlich von der Europäischen Weltraumorganisation ESA als europäisches Mitglied eines der „Science Strategy Teams“ ausgewählt, die an der bevorstehenden Raumfahrtmission zur Erforschung der Marsmonde unter japanischer Leitung beteiligt sind. Eine Raumsonde der japanischen Raumfahrtagentur JAXA wird im Herbst 2024 zum Mars starten, um die beiden Marsmonde Phobos und Deimos genau zu beobachten und mindestens zehn Gramm Regolith-Gestein von der Phobos-Oberfläche einzusammeln. Die Gesteinsproben sollen 2029 auf der Erde eintreffen, aber internationale Strategieteams bereiten sich schon jetzt auf die Gesteinsanalysen vor. Die JAXA wird einen Teil der Proben dem BGI zur Verfügung stellen. Das Team von Prof. Bouvier beschäftigt sich dabei vor allem mit der Frage, welche Erkenntnisse über die Entstehung des frühen Sonnensystems und der terrestrischen Planeten aufgrund der Analysen von Marsmondgestein gewonnen werden können.

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• Apollo-Programm

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Ein Beitrag von Oliver Karger. Quelle: NASA, Raumfahrer Net.

Akribie, Hingabe und Ausdauer – das sind lediglich drei von vielen Attributen, die John Young ausgezeichnet haben. Doch sind es wahrscheinlich die drei, welche dazu beigetragen haben, dass John Young zu vielen „Firsts“ in der bemannten Raumfahrt beigetragen hat. Neben der notwendigen Ernsthaftigkeit und klarer Worte war jedoch auch der ein oder andere Schabernack dabei.

John Watts Young wurde am 24. September 1930 in San Francisco, USA geboren, wuchs jedoch nach Umzügen nach Georgia und später Florida im Sunshine State an der Atlantikküste auf. Durch sein bereits in der Jugend gefördertes Interesse für das Fliegen studierte Young Luftfahrttechnik am Georgia Institute of Technology in Atlanta. Nach Abschluss des Studiums 1952 trat er der US-Marine bei und diente im Koreakrieg auf dem Zerstörer USS Laws.

Nach Ende des Koreakriegs absolvierte er eine Ausbildung zum Piloten und begann schließlich 1959 das Training zum Testpiloten in der United States Naval Test Pilot School. Nach erfolgreichem Abschluss war er in mehrere Systemtests involviert und erzielte dabei verschiedene Flugrekorde, z.B. den schnellsten Steigflug auf 3000 m und später auf 25000 m in einer Phantom II. Sein späterer Astronautenkollege und ehemalige NASA-Administrator Charles Bolden beschreibt Youngs Fähigkeiten in bezeichnender Weise: „Während meiner Karriere als Testpilot habe ich keinen wie ihn getroffen. Jeder andere stieg in sein Flugzeug. John zog es an wie einen Anzug! Es war einfach unglaublich.“

Inspiriert durch John F. Kennedys Rede 1961 einen Amerikaner bis zum Ende des Jahrzehnts zum Mond zu bringen, meldet Young sich bei der NASA zur Astronautenauswahl. Er gehörte zur zweiten Gruppe an Astronauten, die für die Gemini- und späteren Apollomissionen trainiert wurden. Am 23. März 1965 startete John Young mit seinem Kommandanten Gus Grissom an Bord von Gemini 3 zum Erstflug des Geminiprogramms. Der Flug verlief reibungslos bis auf einen kleinen Zwischenfall, der bis ins Repräsentantenhaus des US-Kongresses Wellen schlug und John Young die Verschwendung von Steuergeld vorgehalten wurde. Der Grund, er schmuggelte ein Corned Beef Sandwich an Bord, da es ein Lieblingsessen von Gus Grissom war und dieser die übliche Astronautennahrung nicht mochte. Das Transkript des Gemini 3-Funkverkehrs legt jedenfalls nahe, dass Young durchaus seinen Spaß an der Aktion hatte (Seite 45, Gemini 3 Mission Air-to-Ground Transcript ).

Durch Verschiebungen in der Crewrotation und der Zuteilung von Ed White zur ersten Apollo-Mission wurde Young Kommandant von Gemini 10 im Juli 1966. Zusammen mit Michael Collins war er der erste, der Rendezvous mit zwei verschiedenen Agena-Stufen durchführte, während Collins zudem zwei Raumspaziergänge unternahm. Im weiteren Verlauf des Jahres 1966 wurde Young als Kommandomodulpilot einer Apollo-Besatzung zugeteilt, deren Kommandant Thomas Stafford und deren Mondlandefährenpilot Eugene Cernan waren. Die Besatzung war zunächst für den zweiten bemannten Apollo-Flug vorgesehen. Durch die durch den Feuerunfall von Apollo 1 notwendig gewordene Neuzuteilung absolvierten Stafford, Young und Cernan das Training für Apollo 7 als Backup-Besatzung und schließlich die Vorbereitungen für einen Test der Mondlandefähre in der Mondumlaufbahn mit Apollo 10. Im Mai 1969 flogen Stafford und Cernan das Mondlandemodul im Mondorbit, während Young der erste war, der Solo den Mond umkreiste.

Nach der erfolgreichen Landung auf dem Mond durch Neil Armstrong und Buzz Aldrin mit Apollo 11 und der Präzisionslandung von Apollo 12 von Charles Conrad und Alan Bean bereitete sich Young als Backup-Kommandant auf Apollo 13 vor. Durch das Rotationsprinzip der Missionszuteilung wurde John Young Kommandant von Apollo 16, der zweiten Mondmission die einen wissenschaftlichen Schwerpunkt hatte. Daher studierte Young zusammen mit seinen Landefährenpiloten Charles Duke und den Crews von Apollo 15 und 17 Geologie. Am 21. April 1972 landet Apollo 16 im Descartes Hochland und Young erkundete zusammen mit Duke zu Fuß und mit einem Rover während drei Exkursionen das Umland, wobei sie zahlreiche Experimente durchführten und etwa 96 kg Mondgestein sammelten.

John Youngs letzter Einsatz innerhalb des Apollo-Programms war die des Backup-Kommandanten für Apollo 17. Mit Ende der Apollomissionen wurde Young im Januar 1973 zunächst Leiter der Space Shuttle-Abteilung im Astronautenbüro und ein Jahr später im Januar 1974 mit dem Rücktritt von Alan Shepard der Leiter des Astronautenbüros. In dieser Funktion koordinierte er die Missionszuteilungen, die Trainings und Flugvorbereitungen und involvierte die Astronauten in den Entwicklungsprozess des Space Shuttles. Aufgrund seiner Erfahrung wurde Young für den Erstflug des Space-Shuttles als Kommandant bestellt. Erstmals wurde ein neues Raumflugsystem ohne vorherigen unbemannten Test gleich bemannt geflogen. Zusammen mit Bob Crippen hob Young am 12.04.1981 mit STS-1 ab und wurde damit der erste Raumfahrer, der fünf Flüge ins All unternommen hatte. Der von der NASA als „kühnster Testflug aller Zeiten“ bezeichnete Flug wurde von John Young wie gewohnt mit professioneller Akribie durchgeführt. Im Nachhinein gab er in einem Interview zu Protokoll, dass ihm keine Daten vorgelegen hätten, die ein höheres Risiko belegt oder widerlegt hätten.

Seinen sechsten und damit letzten Raumflug unternahm Young 1983 mit STS-9, der ersten Spacelab Mission. Mit an Bord war auch Ulf Merbold, der im Vorfeld von Young als Astronautenneuling einer kritischen Betrachtung unterzogen wurde. So berichtet Merbold, dass John Young darauf bestand mit jedem seiner Crewmitglieder mindestens einen gemeinsamen Trainingsflug unternommen zu haben. So musste auch Merbold sein Können im Trainingsflugzeug T-38 unter Beweis stellen und „seinen Commander“ von sich überzeugen. Neben seinen direkten Astronautenkollegen konnten sich auch viele weitere an seinen Missionen Beteiligten von Youngs außerordentlicher Akribie in der Vor- und Nachbereitung der Raumflüge erinnern. Die an der Entwicklung und am Bau des Spacelabs beteiligten Ingenieure der Firma Erno erzählen noch heute von John Youngs genauer und akribischer Arbeitsweise und besonderer Fähigkeit, direkt zum Kern eines technischen Problems vorzudringen und auch unangenehme Fragen zu stellen, um leicht ironisch zu enden: „… ich frag bloß!“

Nach STS-9 wurde Young für STS-61-J als Kommandant nominiert. Ursprünglich sollte diese Mission das Hubble-Weltraumteleskop aussetzen, der Challenger-Unfall im Januar 1986 führte jedoch zur Absage der Mission STS-61-J. So bliebt STS-9 Youngs letzter Flug ins All.

Im Mai 1987 wurde Young zum speziellen Assistenten des Direktors des Johnson Space Centers in Houston ernannt und als Leiter des Astronautenbüros durch Daniel Brandenstein abgelöst. Seiner eigenen Einschätzung nach erfolgte die Versetzung wahrscheinlich aufgrund seiner öffentlichkeitswirksamen Kritik an den Sicherheitsstrukturen und vor allem der Sicherheitskultur der NASA, welche zum Verlust der Challenger und ihrer Besatzung führte.

Getrieben vom Verlust der Challengercrew und seines Freundes und Kollegen Gus Grissom, der bei Apollo 1 ums Leben kam, setzte er sich für Verbesserungen der Space Shuttle Flotte und der operativen Sicherheit der künftigen internationalen Raumstation ISS ein. Im Februar 1996 wurde Young zum technischen Direktor des Johnson Space Centers ernannt und überwachte in dieser Funktion ebenfalls Sicherheitsaspekte und technische und operative Abläufe von NASA-Missionen.

Im Alter von 74 Jahren ging John Young am 31. Dezember 2004 nach 42 Dienstjahren als damals dienstältester Astronaut der NASA in den Ruhestand. Als „alter Mondgeologe“ wäre er jedoch gerne nochmal dorthin geflogen.

Am vergangenen Freitag, den 05. Januar 2018 ist John Young an den Folgen einer Lungenentzündung verstorben. Er war der einzige NASA-Astronaut, der im Gemini-, Apollo- und dem Space Shuttle-Programm involviert war und sechsmal ins All flog. Mit ihm geht ein weiterer der ersten Astronauten, die sich dafür einsetzten und vorlebten, dass der Mensch den nächsten Schritt in den Weltenraum macht. Er war in jedweder Hinsicht ein astronautischer Astronaut! Er wird vermisst werden.

Ruhe in Frieden, John Watts Young.

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• Astronauten & Kosmonauten Nachrichten

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Ein Beitrag von Julian Schlund. Quelle: NASA Science. Veertont von Julian Schlund.

Fühle ihn – er ist weich wie Schnee, und doch ruppig.
Schmecke ihn – laut Apollo 16-Astronaut John Young „gar nicht so übel“.
Schnüffle ihn – er riecht wie verbrauchtes Schießpulver.

Wie schnüffelt man Mondstaub?
Alle Apollo-Astronauten taten es. Natürlich nicht, indem sie ihre Nasen an die Mondoberfläche hielten. Aber nach jedem Mondspaziergang haben sie, zurück in der Landekapsel, immer ein wenig Mondstaub mit hinein geschleppt. Mondstaub ist unglaublich klebrig und haftet an Stiefeln, Handschuhen und an allen anderen Stoffen, die mit ihm in Berührung kommen. Egal, wie sehr die Astronauten versuchten, ihre Anzüge vom lästigen Staub zu säubern, bevor sie wieder in die Kabine eintraten… ein wenig (und nicht selten ein wenig viel) Staub schaffte immer den Weg ins Innere.

Sobald die Astronauten ihre Helme und Handschuhe ausgezogen hatten, konnte die Crew den Mond spüren, riechen und sogar schmecken.

Die Erfahrung brachte dem Apollo 17-Astronauten Jack Schmitt auch gleich den ersten außerirdischen Heuschnupfen in der Geschichte der Menschheit ein. „Er [der Heuschnupfen] kam ziemlich schnell“, meldete er Houston mit einer verstopften Stimme. Jahre später erinnert er sich: „Als ich meinen Helm nach dem ersten Weltraumspaziergang abnahm, hatte ich gleich eine heftige Reaktion auf den Staub. Meine Schleimhäute schwollen an.“
Stunden später, nach dem dritten Weltraumspaziergang, lies das Gefühl nach: „Es trat auch nach dem zweiten und dritten EVA [= Außenbordeinsatz] auf, aber viel weniger stark. Ich denke, ich habe eine Art Immunität entwickelt.“

Andere Astronauten bekamen keinen Heuschnupfen. „Oder gaben es nicht zu“, scherzt Schmitt. „Die Piloten meinen, wenn sie ihre Symptome kundtun, dürfen sie nicht mehr starten.“ (Im Gegensatz zu den anderen Astronauten besaß Schmitt keine Testpilot-Vergangenheit.)

Schmitt gesteht, er habe empfindliche Schleimhäute: „Die Petrochemikalien in Houston machten mich schon verrückt und zwangen mich des öfteren zu einer Zigarette.“ Er hält es deswegen für plausibel, dass die anderen Astronauten weniger stark als er auf den Mondstaub reagiert haben.

Aber auch sie reagierten, und zwar auf den Geruch:

„Es ist wahrlich ein strenger Geruch“, funkte Apollo 16-Pilot Charlie Duke. „Es hat für mich diesen Geschmack – Schießpulver, und auch den Geruch von Schießpulver.“ In der nächsten Mission, Apollo 17, merkte Gene Cernan unabhängig von der Aussage Dukes an, es würde riechen, als hätte jemand gerade eben eine Kugel mit einem Karabiner [franz. Militär-Gewehr] abgefeuert.“
Schmitt erläutert, dass „alle Apollo-Astronauten im Umgang mit Handfeuerwaffen geschult waren“. Wenn sie also sagten, Mondstaub würde nach Schießpulver riechen, dann wussten sie auch, wovon sie sprachen.

Um klar zu werden: Mondstaub und Schießpulver haben eigentlich nichts gemein. Modernes, rauchfreies Schießpulver besteht aus einer Mischung von Nitrozellulose (C6H8(NO2)2O5) und Nitroglycerin (C3H5N3O9). Dies sind entzündbare organische Moleküle, die „nicht im Mondboden gefunden wurden“, wie Gary Lofgren vom Lunar Sample Laboratory am Johnson Space Center der NASA erläutert. Hält man ein Streichholz an Mondstaub, geschieht absolut nichts, zumindest nichts Explosives.

Woraus aber besteht Mondstaub? Nahezu die Hälfte davon ist Siliziumdioxid-Glas, was nur von den enormen Kräften eines Meteoriteneinschlags auf den Mond herrühren kann. Solche Einschläge schmelzen den Oberboden zu Glas und zersplittern selbiges in winzige Teilchen. Mondstaub ist auch reich an Eisen, Calcium und in Mineralien gebundenem Magnesium wie zum Beispiel Olivin oder Pyroxen.
Und wieso der Geruch? Eins vorweg: niemand weiß es genau…

ISS-Astronaut Don Pettit war zwar selbst noch nie auf dem Mond, interessiert sich aber für Gerüche im Weltraum und bietet eine mögliche Erklärung:

„Man stelle sich vor, man befände sich in einer Wüste auf der Erde“, sagt er, „was riechst du? Nichts. Bis es anfängt, zu regnen. Die Luft ist auf einmal voller süßer, torfiger Gerüche.“ Wasser, das am Boden verdunstet, befördert Moleküle in deine Nase, die davor monatelang in dem trockenen Boden eingeschlossen waren.

Gut vorstellbar, dass es sich auf dem Mond ähnlich verhält.

„Der Mond ist wie eine vier Milliarden Jahre alte Wüste“, führt er vor Augen. „Es ist unglaublich trocken. Wenn Mondstaub dann in Kontakt mit der feuchten Luft des Landemoduls gelangt, kommt es zum ‚trockene Wüste’-Effekt – und einigen wundervollen Düften.“ (Nur um das einmal festzuhalten: Don Pettit hält den Geruch von Schießpulver für einen großartigen Duft.)

Gary Lofgren hat eine ähnliche Idee: „Die freiwerdenden Gase des Mondstaubs stammen vielleicht vom Sonnenwind.“ „Im Gegensatz zur Erde“ (mit deren schützendem Magnetfeld), erklärt er weiter, „ist der Mond dem heißen Wind von Wasserstoff-, Helium- und anderen Ionen ausgesetzt, die von der Sonne ausgestoßen werden. Diese Ionen treffen auf die Mondoberfläche und werden dort im Staub eingeschlossen.

Es ist eine labile Situation. „Die Ionen werden leicht durch Fußstapfen mitaufgewirbelt und würden beim Kontakt mit der warmen Luft in der Mondfähre verdunsten. Sonnenwind-Ionen, die sich mit der Atmosphäre in der Kabine vermischen … wer weiß, welche Gerüche das produziert.

Will man also Sonnenwind schnuppern, dann auf zum Mond!

Schmitt hat dazu noch eine Idee: Der Geruch, gar erst die Reaktion zu diesem, könnte ein Zeichen dafür sein, dass Mondstaub chemisch aktiv ist.

„Man beachte, wie Mondstaub aufgebaut ist“, meint er. „Meteoriten treffen den Mond, reduzieren dabei Steine zu schroffem Staub. Es ist ein Prozess des Hämmerns und Zertrümmerns.“ Gebrochene Moleküle mit losen Bindungsstellen (um es auch für alle Nicht-Chemiker verständlich zu machen), also freien Bindungselektronen, befinden sich dann im Staub. Ihnen fehlt ein atomarer Partner.

Was passiert nun, wenn man Mondstaub einatmet? Die Ionen suchen sich die passenden Bindungspartner in den Membranen unserer Nase. Man bekommt eine verschnupfte Nase und nimmt fremdartige Gerüche wahr. Später, wenn alle Ionen in Bindungen übergetreten sind, lassen die Empfindungen langsam nach.

Ein weitere mögliche Erklärung ist, dass Mondstaub in der Sauerstoffatmosphäre der Mondfähre oxidiert, also quasi verbrennt. „Sauerstoff ist sehr reaktionsfreudig,“ erläutert Lofgren, „und würde sich gerne mit den losen Bindungsstellen des Mondstaubs kombinieren“. Obwohl die Reaktion zu langsam verläuft, um Rauch oder Flammen auszulösen, könnte die Oxidation des Mondstaubs durchaus Aromen wie das verbrauchten Schießpulvers produzieren. (Anmerkung: Unentzündetes und verbrauchtes Schießpulver riecht nicht gleich. Apollo-Astronauten waren allerdings spezifisch: Mondstaub riecht nach verbrauchtem Schießpulver.)

Auf der Erde kein Geruch?
Kurioserweise besaß der Mondstaub auf der Erde keinen Geruch mehr. Es liegen hunderte Gramm von Mondstaub am Lunar Sample Lab in Houston. Dort hielt Lofgren erst vor kurzem staubiges Mondgestein in seinen Händen. Er roch daran, an seinen Händen, aber „es roch nicht nach Schießpulver“, sagt er.

Haben sich die Apollo-Crews Dinge eingebildet? Nein. Lofgren und andere haben für das Phänomen eine bessere Erklärung:

Der Mondstaub hat sich auf der Erde ‚beruhigt’. Jede der Proben, die von den Apollo-Astronauten zurückgebracht wurden, war bereits in Kontakt mit feuchter, Sauerstoff-reicher Luft. Jene Aroma-produzierenden chemischen Reaktionen (oder Verdunstungen) endeten schon lange davor. Die Begründung? Die Container, in denen die Proben vakuumdicht gelagert werden sollten, haben aufgrund der Schroffheit des Mondstaubs nicht dicht gehalten. Die Dichtung wurde quasi durchschnitten. Daduch gelangten Sauerstoff und Wasserdampf zum Mondstaub und es kam zur Reaktion. Der entstehende Geruch verflüchtigte sich auf der dreitägigen Reise zurück zur Erde.

Schmitts abschließende Meinung zum Mysterium um den Mondstaub lautet wie folgt: „Wir müssen den Staub an Ort und Stelle untersuchen – auf dem Mond.“ Nur dort kann man dessen Eigenschaften vollständig und isoliert studieren.

Die NASA wird im Jahre 2018 voraussichtlich wieder Menschen zum Mond schicken. Schon jetzt steht fest, dass die Astronauten im Vergleich zu den Apollo-Missionen wesentlich länger auf dem Mond bleiben und bessere Geräte zur Verfügung haben werden. Beste Vorraussetzungen, um neben vielen anderen offenen Fragen auch das Rätsel um den eigenartigen Geruch des Mondstaubs zu lösen. Bis dahin dürfen wir gespannt sein, welche Überraschungen uns wohl erwarten werden.

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