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Furioses Finale

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 14.12.2012 15:16

Für Montagabend plant die Nasa ein spektakuläres Missionsfinale auf dem Mond. Um 23.28 Uhr MEZ soll sich das Sondenduo Grail zum Abschluss seiner Mondreise auf die Oberfläche stürzen. Damit geht eine nicht ganz einjährige Messmission zu Ende, die eine bislang unerreicht detaillierte Schwerefeldkarte des Mondes erbrachte.

Die Nasa-Doppelmission Grail auf ihrem Flug um den Mond. (© Nasa, JPL-Caltech, MIT)Grail ist die Abkürzung für Gravity Recovery and Interior Laboratory, zu Deutsch Labor für Schwerefeld- und Aufbau(-messung). Die sperrige Bezeichnung wurde vermutlich gewählt, um die Abkürzung zum Sprechen zu bringen, denn die Nasa-Mission verfolgt tatsächlich eine der brennenden Fragen der Planetologen, so etwas wie den Gral: Wie ist der Mond aufgebaut und was verrät uns das über seine Entstehung. Die beiden waschmaschinengroßen Sonden haben den Mond seit dem 1. Januar 2012 in einer Höhe von nur 55 Kilometern und in immer gleichbleibendem Abstand umkreist und sein Schwerefeld exakt vermessen.

Das Schwerefeld des Mondes, gemessen von der Nasa-Doppelmission Grail. (© Nasa, ARC, MIT)Vergleichbares leistet die deutsch-amerikanische Satellitenmission Grace für die Erde, die seit 2002 unseren Planeten umrundet und wichtige Daten für die bekannte "Schwerefeld-Kartoffel" produziert hat. Der Trick ist, dass die Sonden auf Schwankungen in der Gravitation mit Geschwindigkeitsänderungen reagieren, weil sie beispielsweise von den Anomalien angezogen werden. Mit Mikrowellensendern tauschen die beiden Grail-Flugkörper permanent Zeitsignale aus, aus der Laufzeit dieser Signale lässt sich der Abstand zueinander bis auf Mikrometer genau messen. Entsprechend fallen die Änderungen auf und werden protokolliert.

Schwerefeldmodell der Erde (in stark überhöhter Form). (Grafik: GeoForschungsZentrum Potsdam)Dabei zeigte sich, dass das Gravitationsfeld des Mondes ähnlich wechselhaft ist wie das der Erde, wenn auch insgesamt natürlich viel schwächer. Das hat Folgen: Oberflächenphänomene wie Gebirge, Einschlagskrater und die Maria, die riesigen Basaltflächen, die man mit bloßem Auge sieht, beeinflussen das Schwerefeld wesentlich stärker als die unterschiedlich dichten Gesteine im Mondinneren selbst. "Das ist ausgeprägter als bei jedem anderen Himmelskörper, den wir kennen", erklärte Grail-Chefwissenschaftlerin Maria Zuber vom Massachusetts Institute of Technology auf der Herbsttagung der Amerikanischen Geophysikalischen Union in San Francisco, "wir können deutliche Schwerefeldänderungen in der Regel mit topografischen Erscheinungen korrelieren."

Die Zerrüttung der Mondhochländer zeigt diese Grafik, die auf den Grail-Daten basiert. (© Nasa, JPL-Caltech, IPGP)Die Schwerefeldkarte, die das Grail-Team jetzt vorstellte, zeichnet Details bis zu einer Größe von 13 Kilometern auf, das ist fünf Mal besser als bisherige Schwerefeldkarten. Eine Überraschung der Grail-Mission war, dass die Mondkruste offenbar viel dünner ist, als bislang gedacht. Auf rund 34 bis 43 Kilometer schätzt sie das Team. "Das ist rund zehn bis 20 Kilometer weniger als bislang angenommen", erklärte Mark Wieczorek, Planetologe am Pariser Institut de Physique du Globe. Nach Maria Zubers Angaben ist das Mond-Schwerefeld vor allem das Produkt des sogenannten Großen Bombardements in der Frühzeit des Sonnensystems, das vor rund 3,8 Milliarden Jahren zu Ende ging. Damals wurde die schon harte Kruste des Mondes heftig malträtiert und brach an vielen Stellen komplett durch. Manche dieser heute noch sichtbaren Risse reichen offenbar bis tief ins Mondinnere und füllten sich von dort mit flüssigem Magma. Diese sogenannten Dykes oder Gesteinsgänge sind zum Teil viele Hundert Kilometer lang und übertreffen daher ihre irdischen Gegenstücke um etliches. Diese Karten sind wichtige Instrumente, um Informationen über das Innere des Mondes zu gewinnen. Aus ihnen kann man zum Beispiel die Dichteunterschiede der Materie berechnen und erhält damit entscheidende Informationen über den Aufbau des Erdtrabanten.

Die letzte Flugbahn des Satellitenduos Grail, bevor es auf dem Mond einschlägt. (© Nasa, JPL-Caltech)Das Sonden-Duo wird auf einem Berg im Goldschmidt-Krater einschlagen, der in der Nordpol-Region des Mondes liegt. Anders als 2006 die europäische Mondsonde Smart-1 werden die beiden Grail-Satelliten weitgehend unbeobachtet einschlagen. Das Gebiet liegt Montagnacht im Schatten. Vorher werden die beiden noch die Treibstoffreste in ihren Tanks vollkommen aufbrauchen, um den Nasa-Ingenieuren genau die Menge des verbliebenen Treibstoffs mitzuteilen. So können die die Modelle verbessern, mit denen der Treibstoffverbrauch von Sonden wie Grail ermittelt wird. Diese Phase, in der die Sonden eine immer engere Spirale um den Mond fliegen, bis sie den Berg am Nordpol treffen, soll am heutigen Freitag beginnen.

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