Die Analyse der Mondproben, die die Chang’e-5-Sonde im Dezember 2020 zurück zur Erde brachte, liefert weitere wichtige Erkenntnisse über den Erdtrabanten. Demnach seien durch die Untersuchungen mindestens zwei Wasserquellen entdeckt worden, womit ein wichtiges Forschungsziel der Mission erreicht wurde.

Eine In-situ-Entdeckung (der Begriff steht für „unmittelbar am Ort“ ) durch die chinesische Mondsonde Chang'e-5 und die anschließende Analyse der von ihr zurückgegebenen Proben haben mindestens zwei Wasserquellen auf dem Mond aufgedeckt, von denen eine durch den Sonnenwind und die andere durch lokale Quellen verursacht wurde.

Die Chang'e-5-Sonde, bestehend aus einem Orbiter, einem Lander, einer Aufstiegsstufe und einer Rückkehrkapsel, war im November 2020 gestartet worden und kehrte im Dezember zur Erde zurück. Sie hat in der Zeit insgesamt 1.731 Gramm Mondproben, hauptsächlich Gestein und Erde von der Mondoberfläche, geborgen.

Mondwasser als wichtiges Ziel

Eines der wissenschaftlichen Ziele der Sonde ist die Erforschung des Mondwassers, das als ein Schlüssel für das Verständnis der Entstehung und Entwicklung des Mondes gilt. Außerdem liefert die Mission wichtige Informationen über die Entwicklung des Sonnensystems. Es wird erwartet, dass das Vorhandensein von Wasser die künftige Versorgung der Menschen auf dem Mond vor Ort unterstützt.

Die Quellen des Mondwassers sind jedoch nach wie vor umstritten. Traditionell wird angenommen, dass das Mondwasser durch den Sonnenwind oder durch einen Meteoriten oder Kometen eingeschleppt wurde. Überdies gehen Wissenschaftler davon aus, dass Mineralien wie Apatit (Sammelbezeichnung für eine Gruppe chemisch ähnlicher, aber nicht näher bestimmter Minerale, chemische Bezeichnung Ca5), die einheimisches Wasser enthalten, nur in geringen Mengen und ungleichmäßig auf der Mondoberfläche vorhanden sind.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat auf der Grundlage von In-situ-Untersuchungen von Chang'e-5 und Laborergebnissen zurückgesandter Proben neue Hinweise auf Wasser auf der Mondoberfläche gefunden. Ihre Ergebnisse zeigen, dass der Apatit in der jungen Mare-Region, in der Chang'e-5 gelandet ist, einheimisches Wasser in Form von Hydroxyl enthält.

Der Landeplatz von Chang'e-5 befinde sich in einem der jüngsten extrusiven Lavaströme auf dem Mond, was den Apatit, den letzten Zustand bei der Bildung dieser Basalte, zu einem idealen Ziel für die Suche nach Beweisen für einheimisches Wasser mache, so die Studie, die diese Woche in der Zeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht wurde.

Mehr Hydroxyl als erwartet

Das mit dem „lunaren mineralogischen Spektrometer“ (LMS) ausgestattete Landemodul Chang'e-5 nahm Spektraldaten von einem Gestein und verschiedenen Mondbodenproben auf und stellte fest, dass der Hydroxylgehalt des Gesteins viel höher ist als der des Mondbodens. Die Forscher erklärten, dass es nur wenig oder gar kein fremdes Hydroxyl in Verbindung mit Einschlagskratern oder Auswurfmaterial geben dürfte, da Chang'e-5 an seinem Landeplatz hauptsächlich auf lokales Mare-Material getroffen sei.

Eine anschließende Laboranalyse auf der Erde hat gezeigt, dass die zurückgebrachten Gesteinsfragmente mit einer beträchtlichen Menge an Apatitkörnern einen höheren Anteil an Mineralien und einen viel geringeren Glasanteil als die Apollo-Proben aufweisen. Außerdem bestätigten sie das Vorhandensein von Hydroxyl in den Apatitkörnern.

Der Glasgehalt, der als Maß für den Beitrag des Sonnenwinds zum Mondwasser angesehen wird, sei in der Chang'e-5-Probe recht niedrig, er betrage nur etwa ein Drittel des Wertes der Apollo-11-Probe, so die Studie. Auch der gesamte Hydroxylgehalt der in-situ entdeckten Mondbodenproben sei relativ niedrig, mit Ausnahme einer Probe mit der Bezeichnung 0012, die besonders auffällt.

Ohne das im Mineral enthaltene Wasser sollte der Wassergehalt in den Chang'e-5-Bodenproben etwa ein Drittel desjenigen in der Apollo-11-Probe betragen, so die Studie. Die Probe 0012 weist jedoch einen höheren Hydroxylgehalt auf, als er eigentlich sein sollte.

Es stellte sich heraus, dass die Forscher Hydroxylapatit in der Bodenprobe nachweisen konnten, was stark darauf hindeutet, dass das hydroxylhaltige Apatit wahrscheinlich eine wichtige Quelle für den beobachteten Hydroxylüberschuss ist.