Farbunterschiede auf dem Mond zeigen das Vorhandensein von Titan und lassen darauf schließen, wie die Mondoberfläche verwittert war.
Bilder von der Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) Weitwinkelkamera (WAC) enthüllen eine Karte des Mondes, die eine Fundgrube von Gebieten zeigt, die reich an Titanerzen sind.
Die Mondkarte kombiniert Bilder in sichtbaren und ultravioletten Wellenlängen. Bestimmte Mineralien reflektieren oder absorbieren bestimmte Teile des elektromagnetischen Spektrums, sodass die von LROC WAC erfassten Wellenlängen den Wissenschaftlern helfen, die chemische Zusammensetzung der Mondoberfläche besser zu verstehen. Das Vorhandensein von Titan gibt Hinweise auf das Innere des Mondes.
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Verbessertes Farbmosaik, das die Grenze zwischen Mare Serenitatis und Mare Tranquillitatis zeigt. Die relativ blaue Farbe der Mare Tranquillitatis ist auf höhere Gehalte des titanhaltigen Minerals Ilmenit zurückzuführen. Bildnachweis: NASA / GSFC / Arizona State University
Mark Robinson von der Arizona State University und Brett Denevi von der Johns Hopkins University präsentierten diese Ergebnisse am 7. Oktober 2011 auf der gemeinsamen Tagung des European Planetary Science Congress und der Abteilung für Planetenwissenschaften der American Astronomical Society.
Robinson sagte:
Wenn man auf den Mond schaut, erscheint seine Oberfläche - zumindest für das menschliche Auge - mit Grautönen bemalt. Mit den richtigen Instrumenten kann der Mond jedoch farbenfroh erscheinen. Die Maria erscheint an einigen Stellen rötlich und an anderen blau. Diese Farbvariationen sind zwar subtil, geben aber wichtige Hinweise auf die Chemie und die Entwicklung der Mondoberfläche. Sie zeigen die Titan- und Eisenhäufigkeit sowie die Reife eines Mondbodens an.
Robinson und sein Team verwendeten zuvor Hubble-Weltraumteleskopbilder, um Titan um einen kleinen Bereich herum abzubilden, der auf dem Landeplatz von Apollo 17 zentriert war. Die Proben auf dem Gelände erstreckten sich über ein breites Spektrum von Titangehalten. Beim Vergleich der Apollo-Daten vom Boden mit den Hubble-Bildern stellte das Team fest, dass die Titanwerte dem Verhältnis von ultraviolettem zu sichtbarem Licht entsprachen, das von den Mondböden reflektiert wurde.
Robinson sagte:
Unsere Herausforderung bestand darin herauszufinden, ob die Technik über weite Bereiche hinweg funktioniert oder ob der Apollo 17-Bereich etwas Besonderes ist.
Robinsons Team erstellte ein Mosaik aus rund 4.000 LRO WAC-Bildern, die in einem Monat gesammelt wurden. Unter Verwendung der Technik, die sie mit den Hubble-Bildern entwickelt hatten, verwendeten sie das WAC-Verhältnis der Helligkeit im ultravioletten zum sichtbaren Licht, um die Titanhäufigkeit abzuleiten, unterstützt durch Oberflächenproben, die von Apollo- und Luna-Missionen gesammelt wurden.
Die neue Karte zeigt, dass die Titanhäufigkeit in der Stute zwischen etwa einem Prozent (ähnlich wie auf der Erde) und etwas mehr als zehn Prozent liegt.
Robinson sagte:
Wir verstehen immer noch nicht genau, warum wir auf dem Mond viel mehr Titan finden als auf der Erde. Was der Titanreichtum des Mondes sagt, ist, dass das Innere des Mondes bei seiner Entstehung weniger Sauerstoff besaß, das Wissen, das Geochemiker für das Verständnis der Entwicklung des Mondes schätzen.
Mondtitan kommt hauptsächlich im Mineral Ilmenit vor, einer Verbindung, die Eisen, Titan und Sauerstoff enthält. Zukünftige Bergleute, die auf dem Mond leben und arbeiten, könnten Ilmenit abbauen, um diese Elemente freizusetzen. Darüber hinaus zeigen Apollo-Daten, dass titanreiche Mineralien Partikel aus dem Sonnenwind wie Helium und Wasserstoff effizienter zurückhalten. Diese Gase wären auch eine wichtige Ressource für zukünftige menschliche Bewohner von Mondkolonien.
Die neuen Karten geben auch Aufschluss darüber, wie das Weltraumwetter die Mondoberfläche verändert. Im Laufe der Zeit verändern sich die Materialien der Mondoberfläche durch den Aufprall geladener Partikel vom Sonnenwind und durch den Aufprall von Mikrometeoriten mit hoher Geschwindigkeit. Zusammen zerkleinern diese Prozesse das Gestein zu einem feinen Pulver und verändern die chemische Zusammensetzung der Oberfläche und damit deren Farbe. Kürzlich freigelegte Steine, wie die Strahlen, die um die Einschlagkrater geworfen werden, erscheinen blauer und haben ein höheres Reflexionsvermögen als reiferer Boden. Mit der Zeit verdunkelt und rötet sich dieses „junge“ Material und verschwindet nach etwa 500 Millionen Jahren im Hintergrund.
Robinson sagte:
Eine der aufregenden Entdeckungen, die wir gemacht haben, ist, dass die Auswirkungen der Witterung im ultravioletten Bereich viel schneller sichtbar werden als im sichtbaren oder infraroten Bereich. In den LROC-UV-Mosaiken erscheinen sogar Krater, die wir für sehr jung hielten, relativ ausgereift. Nur kleine, erst kürzlich gebildete Krater zeigen sich als neuer Regolith, der an der Oberfläche freigelegt ist.
Der dunkle Heiligenscheinkrater, Giordano Bruno, in der oberen Mitte, gilt als recht jung und weist daher noch eine deutliche UV-Signatur auf. Bildnachweis: NASA / GSFC / Arizona State University
Die Mosaike haben auch wichtige Hinweise gegeben, warum Mondwirbel - gewundene Merkmale, die mit Magnetfeldern in der Mondkruste verbunden sind - stark reflektieren. Die neuen Daten legen nahe, dass ein vorhandenes Magnetfeld den geladenen Sonnenwind ablenkt, den Verwitterungsprozess verlangsamt und zu einem hellen Wirbel führt. Der Rest der Mondoberfläche, der nicht vom Schutzschild eines Magnetfelds profitiert, wird vom Sonnenwind schneller verwittert. Dieses Ergebnis könnte darauf hindeuten, dass der Beschuss durch geladene Teilchen bei der Bewitterung der Mondoberfläche wichtiger ist als Mikrometeoriten.
Links: LROC WAC-Mosaik, zentriert auf dem Mondwirbel Reiner Gamma. Rechts: entsprechendes Verhältnis UV / sichtbares Licht. Bildnachweis: NASA / GSFC / Arizona State University
Fazit: Eine Karte des Mondes zeigt anhand von Bildern mit sichtbarer und ultravioletter Wellenlänge von der Weitwinkelkamera (WAC) der Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) das Vorhandensein von Titan. Ultraviolette Mosaike enthüllen auch Informationen über die Verwitterung. Mark Robinson von der Arizona State University und Brett Denevi von der Johns Hopkins University präsentierten diese Ergebnisse am 7. Oktober 2011 auf der gemeinsamen Tagung des European Planetary Science Congress und der Abteilung für Planetenwissenschaften der American Astronomical Society.