Quelle: Universität Bern.

Die neu entdeckten Bergrücken auf der erdzugewandten Seite des Mondes sind bedeckt mit frisch freigelegtem Mondgestein. Laut den Forschern könnten die Grate ein Beweis für aktive lunare tektonische Prozesse sein, gewissermaßen das «Echo» eines längst vergangenen Einschlags, der den Mond vor 4,3 Milliarden Jahren fast zerrissen hätte.

Es knirscht noch immer auf dem Mond
«Vermutet wird, dass der Mond schon lange tot ist. Wir stellen aber immer wieder fest, dass dies wohl nicht der Fall ist», sagt Peter Schultz, Professor am Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences der Brown University und Mitautor der Studie, die in der Zeitschrift Geology veröffentlicht wurde. «Aus unserer Studie geht hervor, dass es auf dem Mond wohl noch immer knirscht und knackt. Beweise dafür haben wir auf den neu entdeckten Bergrücken gefunden».

Die seltsamen, kahlen Flecken
Der größte Teil der Mondoberfläche ist mit pulverförmigem, zermahlenem Gestein – dem sogenanntem Regolith – bedeckt. Diese Decke ist durch den ständigen Beschuss mit winzigen Meteoriten und anderen Himmelskörpern entstanden. Es gibt nur wenige Gebiete, die frei von Regolith sind und wo das Grundgestein des Mondes freigelegt ist.

Adomas Valantinas, Doktorand am Physikalischen Institut an der Universität Bern, der die Forschungsarbeiten leitete, während er als Gastwissenschaftler an der Brown Univertsity tätig war, nutzte die Daten des Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der NASA: «Ich entdeckte innerhalb und um die dunklen Tiefebenen, die sogenannten Mare, seltsame kahle Flecken.»

Für die Studie verwendete Valantinas das Diviner-Instrument des Mond-Orbiters LRO, das die Temperatur der Mondoberfläche misst. So wie betonbedeckte Städte auf der Erde mehr Wärme speichern als die Landschaft, so bleiben freiliegendes Grundgestein und Blöcke auf dem Mond während der Mondnacht wärmer als Regolith-bedeckte Oberflächen. Mit Hilfe der nächtlichen Beobachtungen von Diviner fand Valantinas mehr als 500 Flecken mit freiliegendem Mondgestein auf den schmalen Bergrücken entlang der Mare.

Übereinstimmung mit alten Rissen, durch die Magma floss
Einige mit freiliegendem Grundgestein bedeckten Hügelkämme seien bereits zuvor bekannt gewesen, sagt Schultz. Aber diese Grate befanden sich an den Rändern alter, mit Lava gefüllter Einschlagbecken und könnten durch ein anhaltendes Absacken als Reaktion auf das durch die Lavaschüttung verursachte Gewicht erklärt werden. «Die Bergrücken mit dem freigelegten Gestein, die wir gefunden haben, verlangen nach einer anderen Erklärung», sagt Schultz.

Valantinas und Schultz haben die aufgrund der Diviner-Daten entdeckten Bergrücken kartiert und eine interessante Korrelation gefunden mit alten Rissen in der Mondkruste, die die GRAIL-Mission der NASA 2014 entdeckt hatte. Diese Risse waren zu Kanälen geworden, durch die Magma auf die Mondoberfläche floss und tiefe Einfurchungen bildete. Valantinas und Schultz zeigen in der aktuellen Studie auf, dass die freigelegten Grate nahezu perfekt mit den von GRAIL entdeckten tiefen Einfurchungen übereinstimmten. «Es ist fast eine Eins-zu-Eins-Korrelation», sagt Schultz. «Das lässt uns glauben, dass die Bergrücken mit freigelegtem Gestein, die wir entdeckt haben, das Resultat eines fortlaufenden Prozesses sind, der von den Ereignissen im Inneren des Mondes angetrieben wird.»

Schultz und Valantinas vermuten, dass sich die Bergkämme über diesen alten Einfurchungen immer noch nach oben wölben. Die Aufwärtsbewegung bricht die Oberfläche auf und ermöglicht es dem Regolith, in Risse und Hohlräume zu rieseln, wobei Felsblöcke freigelegt werden. Da kahle Stellen auf dem Mond ziemlich schnell überdeckt werden durch Regolith, der sich ablagert, müsse diese Rissbildung noch recht jung sein und möglicherweise sogar heute noch andauern.

Das lange Gedächtnis des Mondes
Die beiden Forscher bezeichnen das System der Bergrücken als ANTS, für Active Nearside Tectonic System. Sie glauben, dass das ANTS tatsächlich vor Milliarden von Jahren von einem gigantischen Einschlag auf der Rückseite des Mondes in Bewegung gesetzt wurde. «Es sieht so aus, als ob die Grate auf etwas reagierten, was vor 4,3 Milliarden Jahren geschah», erklärt Schultz. «Riesige Einschläge haben langanhaltende Auswirkungen. Der Mond hat ein langes Gedächtnis. Was wir heute an der Oberfläche sehen, zeugt von seinem langen Gedächtnis und den Geheimnissen, die er noch immer birgt», so Schultz weiter.

Valantinas ergänzt: «An den von uns entdeckten Standorten wird Grundgesteinsmaterial aus Mondbasalten zu finden sein, das die Astronauten der Apollo-Missionen damals nicht mit zurück zur Erde brachten.» Die Proben der Astronauten seien leicht einzusammeln gewesen, sagten aber nicht viel über die lokale Geologie aus, da man nicht exakt wisse, woher sie stammten. «Die Astronauten konnten nicht zu gefährlicheren Stellen wie steilen Kraterwänden gehen, an denen das darunter liegende Grundgestein freigelegt ist. Wenn wir auf den Mond zurückkehren, sind diese Standorte mit freiliegenden Felsblöcken von großer Bedeutung, da Proben von dort uns viele neue Informationen über den Mond liefern werden.»

Angaben zur Publikation:
A. Valantinas, P.H. Schultz: The origin of neotectonics on the lunar nearside. Geology (2020).

Berner Weltraumforschung: Seit der ersten Mondlandung an der Weltspitze
Als am 21. Juli 1969 Buzz Aldrin als zweiter Mann aus der Mondlandefähre stieg, entrollte er als erstes das Berner Sonnenwindsegel und steckte es noch vor der amerikanischen Flagge in den Boden des Mondes. Dieses Solarwind Composition Experiment (SWC), welches von Prof. Dr. Johannes Geiss und seinem Team am Physikalischen Institut der Universität Bern geplant und ausgewertet wurde, war ein erster großer Höhepunkt in der Geschichte der Berner Weltraumforschung.

Die Berner Weltraumforschung ist seit damals an der Weltspitze mit dabei. In Zahlen ergibt dies eine stattliche Bilanz: 25mal flogen Instrumente mit Raketen in die obere Atmosphäre und Ionosphäre (1967-1993), 9mal auf Ballonflügen in die Stratosphäre (1991-2008), über 30 Instrumente flogen auf Raumsonden mit, und mit CHEOPS teilt die Universität Bern die Verantwortung mit der ESA für eine ganze Mission.

Die erfolgreiche Arbeit der Abteilung Weltraumforschung und Planetologie (WP) des Physikalischen Instituts der Universität Bern wurde durch die Gründung eines universitären Kompetenzzentrums, dem Center for Space and Habitability (CSH), gestärkt. Der Schweizer Nationalsfonds sprach der Universität Bern zudem den Nationalen Forschungsschwerpunkt (NFS) PlanetS zu, den sie gemeinsam mit der Universität Genf leitet.

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• Mond

Der Beitrag Hinweise auf aktives tektonisches System auf dem Mond erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Clormann. Quelle: NASA, MIT, Raumcon. Vertont von Peter Rittinger.

Die GRAIL-Mission, bestehend aus zwei nahezu baugleichen Einzelsonden, wurde im September 2011 von der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA gestartet. Nach mehrmonatiger Reise auf einer komplexen, aber energiesparenden Flugbahn über den L1-Punkt des Sonne-Erde-Systems, trafen beide Raumfahrzeuge zum Jahreswechsel 2011/2012 im Mondorbit ein. Ebb und Flow, so ihre Bezeichnungen, begannen schließlich ab März des vergangenen Jahres ihre wissenschaftliche Mission in einer kreisförmigen, fast polaren Umlaufbahn nur 55 Kilometer über der Mondoberfläche und im Abstand von 175 bis 225 Kilometern zueinander. Bereits Mitte Dezember endete ihr Einsatz planmäßig mit einem gezielten Absturz auf der Mondoberfläche. Aus den Wirkungen der beiden Einschläge auf das Oberflächenmaterial unseres Trabanten wurden nochmals, mithilfe von Beobachtungen des Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), letzte Daten gewonnen.

Größter Erfolg der Mission, so die Bekanntgabe der NASA vor zwei Tagen, ist wohl die bislang präziseste Vermessung des lunaren Schwerefelds. Sie lässt weitreichende Rückschlüsse auf den inneren Aufbau und die Zusammensetzung des Mondes zu. Unter anderem die Apollo-Astronauten hatten ab den späten 1960er Jahren Pionierarbeit für diese geologische Erforschung unseres nächstgelegenen Himmelskörpers geleistet. Etwa zur selben Zeit wurde auch erstmals festgestellt, dass unter verschiedenen Gebieten seiner Oberfläche ungewöhnlich dichte Materialansammlungen, sogenannte „mascons“, lokalisiert waren. Schon relativ bald war man sich einig, dass diese Dichteanomalien die Folge größerer Einschläge auf dem frühen Mond sein mussten, bei denen die verhältnismäßig leichte, dünne Kruste des Himmelskörpers durchschlagen, und mit schwererem Mantelmaterial vermischt wurde.

Unklar war bislang, wie genau diese Durchmischung vonstatten gegangen war. Für möglich gehalten wurden als Einflussfaktoren sowohl, dass dichtes Lavamaterial die Einschlagskrater in der Kruste von unten auffüllte, als auch die Aufwölbung schweren Mantelgesteins durch die Wucht des Aufpralls um dessen Zentrum.

Die Gravitationskartierung von GRAIL bringt diesbezüglich größere Klarheit und zeigt nun, dass die Masseverteilung um die Orte der Impakte eine doppelte Ringstruktur aufweist. Unter dem Zentrum der beobachtbaren Krater befindet sich demnach ein punktueller Bereich großer Dichte als Folge von Materialaufschmelzung beim Auftreffen eines Asteroiden. Er ist von einem ringförmigen Abschnitt relativ leichten Materials umgeben. An diesen inneren Kranz schließt sich wiederum ein äußerer Ringbereich mit erneut dichtem Gestein an.

Ebb und Flow führten ihre Messungen durch exakte Bestimmung des gegenseitigen Abstandes während ihres Tandemflugs durch. Bereits minimale Veränderungen in dieser Distanz ließen sich auf eine lokal veränderte Gravitation und damit Dichteabweichung unter der überflogenen Lunar-Oberfläche zurückführen. Zur Interpretation der Daten wurden außerdem bisher schon bekannte Fakten über die Mondgeologie, sowie Computersimulationen der Impakt-Ereignisse vor mehreren Milliarden Jahren verwendet.

Zukünftig, so die Forscher, könnten GRAILs Ergebnisse helfen, mondnahe Raummissionen und ihre Flugbahnen exakter als bisher auf die Gravitationscharakteristika unserer Trabanten abzustimmen. Weiterhin ließe sich das neue Verständnis von „mascons“ auf andere Himmelskörper, etwa den Mars oder den Merkur, übertragen. Sie verfügen nach bisherigem Wissensstand über ähnliche Gravitationsanomalien wie der Erdmond.

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• GRAIL
• Mond

Der Beitrag Das Innere des Mondes erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Simon Plasger. Quelle: NASA. Vertont von Peter Rittinger.

Die beiden Mondsonden Ebb (GRAIL-A) und Flow (GRAIL-B), welche den Mond am 31. Dezember 2011 bzw. am 1. Januar 2012 erreicht haben und bis Anfang März ihren Orbit angepasst haben, beginnen nun mit der Kartierung des Gravitationsfelds des Mondes. Dazu messen sie ständig ihren eigenen Abstand.

Für ihre Messungen befinden sich die beiden etwa waschmaschinengroßen Sonden in einem nahezu kreisrunden Orbit von 55 km Höhe. Die Bahnneigung liegt dabei bei etwa 90°. Um das Gravitationsfeld des Mondes zu kartieren, wird ständig der Abstand zwischen beiden Sonden gemessen. Wenn ein Gebiet überflogen wird, dessen Gravitation niedriger oder höher ist als die der restlichen Mondoberfläche, so wird zuerst die eine Sonde abgebremst bzw. beschleunigt und dann die andere. Dadurch variiert der Abstand.

Während dieser Messphase wird die Höhe der beiden Sonden zwischen 16 und 51 Kilometern über der Mondoberfläche schwanken. Sie werden sich dabei bis auf 65 Kilometer annähern und einen maximalen Abstand von 225 Kilometern haben.

Die beiden GRAIL-Sonden waren am 10. September gestartet worden und hatten sich zunächst innerhalb von zweieinhalb Monaten dem Mond angenähert. Danach folgte eine weitere, ebenfalls zweieinhalb Monate dauernde Orbitanpassungsphase. Neben dem Instrument für das Messen des Abstands befindet sich auch eine Kamera namens MoonKAM an Bord, die im Rahmen einer Schulinitiative der NASA von Schülern ausgewählte Flächen des Mondes aufnimmt.

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Der Beitrag GRAIL beginnt erste Messphase erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Klaus Donath. Quelle: NASA. Vertont von Peter Rittinger.

Die Gravity Recovery and Interior Laboratory-Mission der NASA (kurz GRAIL) soll das Schwerefeld des Mondes und dessen Schwereanomalien genauer untersuchen, um daraus Rückschlüsse auf den inneren Aufbau des Mondes zu gewinnen. Seit ihrem Einschuss in die Mondumlaufbahn am 31. Dezember (Raumfahrer.net berichtete) und am 31. Januar verringern beide Raumsonden stetig ihren Orbit. Ziel ist eine nur 55 km hohe Umlaufbahn, um das Gravitationsfeld in der dreimonatigen Primärmission so präzise wie nur möglich vermessen zu können.

Beide Raumsonden besitzen diese MoonKAM, gesponsert von Sally Ride, der ersten Amerikanerin im All. Sie unterhält eine Professur an der Universität von Kalifornien und möchte mit diesem Projekt Schüler der Mittelschulen in den USA mit einbeziehen. Diese dürfen Vorschläge machen, welche Regionen mit der Kamera fotografiert werden sollen. Bisher haben sich mehr als 2.500 Schulen beteiligt. Die jetzt aufgenommenen Bilder stammen von GRAIL A, auch Ebb genannt. Die Kamera der Zwillingssonde Flow wird erst später aktiviert. Der Name der Raumsonden, Ebb und Flow (Ebbe und Flut), stammt von Schülern der Emily-Dickinson-Grundschule in Bozeman (US-Bundesstaat Montana).

Die Rückseite des Mondes faszinierte die Menschheit lange. Dass eine Hälfte des Mondes immer von der Erde abgewandt ist, hat seine Ursache in der gebundenen Rotation des Trabanten. Die Mondrückseite wurde erstmals Ende 1959 von der russischen Mondsonde Lunik 3 erkundet, deren Funkbilder 70 Prozent der erdabgewandten Seite erfassten und eine ganz andere Ansicht boten als die gewohnte und gut erforschte Vorderseite des Mondes. Die Mondrückseite besteht zu über 90 Prozent aus hellen, kraterbedeckten Hochländern.

Um das Gravitationsfeld des Mondes zu vermessen, ist jede Sonde mit einem LGRS (Lunar Gravity Ranging System) genannten Instrument ausgestattet. Dieses besteht im Wesentlichen aus einer K_a-Band-Antenne, mit welcher mit dem anderen Raumschiff Kontakt gehalten werden kann. Während der wissenschaftlichen Missionsphase werden sich die beiden GRAIL-Orbiter weitgehend ohne Triebwerksmanöver um den Mond bewegen, um die Messdaten frei von äußeren Einflüssen zu halten. Nur am Anfang und nach dem ersten Drittel der Forschungen wird es kleine Korrekturmanöver geben. Insgesamt besteht die Forschungsphase aus drei Messzyklen, welche jeweils 27,5 Tage dauern werden. In jeder dieser Phasen dreht sich der Mond einmal um seine Achse.
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Ein Beitrag von Simon Plasger. Quelle: NASA, MIT.

Zuerst begann GRAIL-A am 31. Dezember um 22:21 Uhr MEZ sein Bremsmanöver, um in einen Mondorbit einzuschwenken. Bei der 40 Minuten dauernden Zündung des Haupttriebwerks der 1,09 m x 0,95 m x 0,76 m großen Sonde wurde die Geschwindigkeit um 688 km/h relativ zum Mond verringert. Anschließend befand sich das Raumschiff in einem Orbit mit einem Periselen (mondnächster Punkt) von 90 km und einem Aposelen (mondfernster Punkt) von 8.363 km. Die Umlaufzeit beträgt 11,5 Stunden. Einen Tag später, am 1. Januar um 23:05 Uhr MEZ, folgte GRAIL-B mit einem 39-minütigen Manöver, wobei die Geschwindigkeit um 691 km/h gesenkt wurde.

In den nächsten zwei Monaten ist es nun geplant, die Umlaufbahnen der Sonden abzusenken und Peri- und Aposelen anzugleichen. Das Ziel ist dabei ein nahezu polarer, kreisförmiger Orbit in einer Höhe von 55 km. Wenn dieser erreicht ist, kann Anfang März die Forschungsmission beginnen.

Ziel der Mission ist es, mehr über das Innere des Mondes zu erfahren. Dazu wird eine genaue Karte der Gravitation des Mondes erstellt, da diese an verschiedenen Stellen des Mondes große Abweichungen aufweist. Aus diesen sogenannten Masseanomalien lassen sich dann Rückschlüsse auf die Verteilung von verschiedenen Materialien im Inneren des Erdbegleiters ziehen.

Um das zu erreichen, ist jede Sonde mit einem LGRS (Lunar Gravity Ranging System) genannten Instrument ausgestattet. Dieses besteht im Wesentlichen aus einer K_a-Band-Antenne, mit welcher mit dem anderen Raumschiff Kontakt gehalten werden kann. Während der wissenschaftlichen Missionsphase werden sich die beiden GRAIL-Orbiter weitgehend ohne Triebwerksmanöver um den Mond bewegen, um die Messdaten frei von äußeren Einflüssen zu halten. Nur am Anfang und nach dem ersten Drittel der Forschungen wird es kleine Korrekturmanöver geben. Insgesamt besteht die Forschungsphase aus drei Messzyklen, welche jeweils 27,5 Tage dauern werden. In jeder dieser Phasen dreht sich der Mond einmal um seine Achse.
Am Ende der Mission werden die Sonden innerhalb von fünf Tagen abgeschaltet. Anschließend dauert es etwa 40 Tage, bis sie auf dem Mond aufschlagen.

Die beiden Sonden waren am 10. September 2011 an Bord einer Delta-7920H-10C-Rakete gestartet worden und hatten innerhalb von etwa 3,5 Monaten den Weg zum Mond zurückgelegt. Dabei flogen sie einen ungewöhnlichen Kurs über den L1-Punkt des Erde-Mond-Systems, um Treibstoff zu sparen.

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Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: JPL, NASA. Vertont von Karl Urban.

Die neue Mission trägt den Namen GRAIL (Gravity Recovery And Interior Laboratory). Ziel ist v.a. die Vermessung des Gravitationsfeldes des Mondes, um darüber Rückschlüsse auf dessen inneren Aufbau ziehen zu können. Hierzu sollen 2011 zwei gleichartige Sonden zum Mond starten und diesen als Tandem, also auf gleichem Orbit aber zeitlich gestaffelt, für mehrere Monate umkreisen. Diese Mission ist in Konzept und Technik mit der amerikanisch-deutschen GRACE-Mission um die Erde vergleichbar. Beide GRAIL-Sonden sollen kontinuierlich gegenseitig ihren Abstand durch ein Mikrowellensignal messen. Unvorhergesehene Abstandsänderungen bzw. Beschleunigungen einer Sonde relativ zur anderen weisen dann auf eine Gravitationsanomalie im Inneren des Mondes hin, woraufhin man dessen Modell verfeinern kann. Durch die Verbesserung unseres Bildes über den inneren Mondaufbau, versucht man auch seine Entstehungsgeschichte und die der Erde genauer nachvollziehen zu können.
GRAIL setzte sich gegen weitere Missionvorschläge durch, da es im Erdorbit erprobte Technik und Verfahren zur Gewinnung neuer Kenntnisse über den Mond nutzt. Der Kostenrahmen der Mission soll 375 Millionen US-Dollar betragen. Wissenschaftlich geführt wird die Mission durch das MIT (Massachusetts Institute of Technology).
Links:

• MIT

Der Beitrag GRAIL – Neue Mission im Discovery-Programm der NASA erschien zuerst auf Raumfahrer.net.