Tiefkühllager Mond: Warum Forscher am Südpol nach gefrorenen Schätzen graben
Photo: NASA/GSFC/Arizona State University, Public domain, via Wikimedia Commons
Es gibt Orte auf dem Mond, in die seit Milliarden Jahren kein Sonnenlicht gefallen ist. Klingt erstmal unspektakulär – bis man sich klarmacht, was das bedeutet: Dort, in den ewig verschatteten Kraterböden der Polregionen, hat sich über Äonen eine Art Tiefkühllager angesammelt. Wassereis, vermutlich fein vermischt mit dem Regolith, dazu flüchtige Moleküle wie Kohlendioxid, Ammoniak und vielleicht sogar organische Spurenstoffe. Für Planetenforscher ist das ungefähr so aufregend wie ein unberührtes Archiv – nur eben mit einem Tiefkühlschrank als Regal.
Warum ausgerechnet der Südpol?
Die Mondachse steht fast senkrecht, und deshalb stehen an den Polen manche Kraterwände dauerhaft im Schatten. In diesen "Kaltfallen" können Temperaturen unter minus 170 Grad herrschen – kälter als jeder Winter in Sibirien, kälter als manche Stellen des Pluto. Alles, was dort irgendwann durch Kometeneinschläge oder Sonnenwind hineingelangt ist, bleibt schlicht eingefroren. Kein Verdunsten, kein Umbau, keine Verwitterung wie wir sie von der Erde kennen.
Genau deshalb haben sich mehrere Raumfahrtagenturen den Südpol auf die Fahnen geschrieben. Die russische Mission Luna 27 soll dort bohren und Proben direkt vor Ort analysieren, die Europäische Weltraumorganisation ESA liefert dafür unter anderem Bohr- und Analysetechnik. Und die US-amerikanische Artemis-Programm hat die Polregion ohnehin zum Ziel erklärt: Die nächsten Mondspaziergänge seit Apollo sollen genau dort stattfinden.
Wasserstoff als Wegweiser
Wie weiß man überhaupt, wo man bohren muss? Man kann ja nicht einfach mit dem Spaten im Regolith stochern und hoffen. Die Antwort liefert die Teilchenphysik von oben: Sonden wie die indische Chandrayaan-1 und der NASA-Orbiter Lunar Reconnaissance Orbiter haben mit Neutronenspektrometern nach Wasserstoff gesucht. Die Logik dahinter ist erstaunlich schlicht – kosmische Strahlung schlägt Neutronen aus dem Mondboden, und wenn darunter Wasser oder Eis steckt, werden diese Neutronen abgebremst. Wo also auffällig viele langsame Neutronen den Orbiter erreichen, wartet wahrscheinlich Wasserstoff in gebundener Form unter der Oberfläche.
Dazu kommen Wärmemessungen und Radarbilder, die Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des Bodens erlauben. Das Ganze ergibt dann eine Art Schatzkarte – nur eben mit Unsicherheitsbalken von etlichen Kilometern.
Bohren ohne zu zerstören
Und hier wird es spannend, denn die eigentliche Herausforderung ist nicht das Bohren an sich. Die Frage lautet: Wie analysiert man eine Probe, ohne sie zu verändern? Denn sobald Regolith mit Eis in eine warme Sonde kommt, verdampft das Wasser – und mit ihm die flüchtigen Begleitstoffe, auf die es gerade ankommt.
Die geplanten Instrumente arbeiten deshalb mit mehreren Tricks. Erstens wird direkt am Bohrkopf gemessen, noch untertage, bevor die Probe die Oberfläche sieht. Zweitens setzen manche Konzepte auf Laser: Ein kurzer Infrarotpuls erhitzt nur ein winziges Pünktchen der Probe, die freigesetzten Gase werden spektroskopisch erfasst. Drittens gibt es Überlegungen, Proben in versiegelten, gekühlten Behältern zu transportieren – quasi eine Mondversion der Kühlkette.
Ein weiteres Problem: Der Staub. Der Mondregolith ist scharfkantig, extrem klebrig und frißt sich gern in bewegliche Teile. Bohrmechaniken, die auf der Erde jahrelang getestet wurden, müssen im Vakuum, bei Hitzeunterschieden von hunderten Grad und in einer Staubwolke funktionieren, die sich partout nicht abschütteln lässt.
Warum das Eis die Zukunft der Raumfahrt决定 mitprägen könnte
Der praktische Grund für das ganze Interesse: Wasser ist auf dem Mond quasi Gold, Sauerstoff und Treibstoff in einem. Aus Eis lässt sich Trinkwasser gewinnen, per Elektrolyse Sauerstoff zum Atmen und Wasserstoff plus Sauerstoff als Raketentreibstoff. Wer am Mond landen will, ohne alles von der Erde mitzuschleppen, schaut deshalb hungrig Richtung Pol.
Gleichzeitig warnen Wissenschaftler vor der anderen Seite: Die Polkaltfallen sind wissenschaftliche Zeitkapseln. Wer sie rücksichtslos abgräbt oder mit Abgasen und Staub kontaminiert, zerstört möglicherweise Datensätze, die über die Geschichte des Sonnensystems Auskunft geben – über Kometeneinschläge, die Sonnenentwicklung, vielleicht über die Herkunft des irdischen Wassers. Es gibt daher Diskussionen über Schutzregeln für besonders sensible Regionen, ähnlich wie Naturschutzgebiete, nur eben auf einem anderen Himmelskörper.
Was wir daraus lernen können
Für uns Beobachter hier unten bleibt der Südpol zwar unsichtbar – wir sehen von Deutschland aus immer nur dieselbe Mondseite, und die Polregion liegt meist am Rand, stark verkürzt. Aber ein Blick auf den Krater Shackleton bei gutem Seeing lohnt sich trotzdem: Dort, am Rand der Scheibe, wird gerade ein Kapitel der Raumfahrtgeschichte geschrieben.
Und vielleicht denkt ihr beim nächsten Vollmond kurz daran: Da unten, im tiefsten Frost, wartet eine Bibliothek aus Eis darauf, gelesen zu werden. Seite für Seite, Bohrung für Bohrung.
