Mondeis finden – mit kosmischer Strahlung und Schattenkamera
Forschende der Universität von Hawaii in Mānoa nutzen zwei innovative Ansätze, um die Suche nach Eis auf dem Mond voranzutreiben.
Eine künstlerische Darstellung eines möglichen zukünftigen Radargeräts zur Messung kosmischer Strahlung, das an einem Mondumlaufbahn-Satelliten angebracht ist.
Foto: Christian Miki, Department of Physics, University of Hawai‘i at Mānoa
Mit Hilfe von Radarwellen und extrem lichtempfindliche Kameras wollen Forschende aus Hawaii nach Wassereis auf dem Mond zu suchen. Dabei kombinieren sie klassische Bildauswertung mit innovativen Methoden der Teilchenphysik. Die Ergebnisse sollen helfen, künftig Mondmissionen besser zu planen und die Versorgung auf einer möglichen Mondbasis zu sichern.
Inhaltsverzeichnis
Warum Eis auf dem Mond so bedeutend ist
Wassereis auf dem Mond gilt als Schlüsselressource für zukünftige Raumfahrtmissionen. Es kann zur Trinkwasserversorgung, als Sauerstoffquelle oder zur Herstellung von Raketentreibstoff dienen. Vor allem an den Polen des Mondes vermuten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler größere Mengen davon – tief im Schatten von Kratern verborgen oder unter der Oberfläche. Doch wie lässt sich dieses Eis sicher nachweisen?
Ein Team der Universität von Hawaii in Mānoa verfolgt dazu zwei besondere Ansätze: Die Beobachtung mithilfe einer speziell entwickelten Kamera – und eine neue Methode, bei der natürlich vorkommende kosmische Strahlung zum Einsatz kommt.
Die Suche im Dunkeln: ShadowCam im Einsatz
Bereits vor einigen Jahren entdeckten Forschende um Shuai Li am Hawai’i Institute of Geophysics and Planetology (HIGP), dass es in permanent schattigen Regionen am Mond-Nord- und -Südpol Hinweise auf Eis gibt. Diese Krater erhalten nie direktes Sonnenlicht. Doch reflektiertes Licht von den Kraterrändern reicht aus, um indirekt ihre Innenwände zu beleuchten.
Genau hier setzt die ShadowCam an. Diese Kamera ist an Bord des Korea Lunar Pathfinder Orbiters unterwegs und wurde speziell für extrem lichtarme Umgebungen entwickelt. „Eis ist im Allgemeinen heller, d. h. es reflektiert mehr Licht als Gestein“, erklärt Jordan Ando, Doktorand in Shuai Lis Team. Gemeinsam mit weiteren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern analysierte er die von der Kamera gelieferten Aufnahmen.
Die Bilder zeigten jedoch keine auffällige Aufhellung der Oberflächen in den schattigen Kratern – ein Indiz dafür, dass dort zwar Eis vorhanden sein könnte, aber in geringerer Konzentration als bislang angenommen. Während frühere Schätzungen noch von 5 bis 30 % Eisanteil ausgingen, legt die neue Analyse nahe, dass dieser Anteil unter 20 % liegt.
Kosmische Strahlung als Werkzeug zur Eissuche
Noch spannender ist der zweite Ansatz: Eine neue Studie nutzt die natürliche kosmische Strahlung, die auf den Mond trifft. Diese hochenergetischen Teilchen können in den Boden eindringen und dabei Radarwellen erzeugen. Diese Wellen werden je nach Material unterschiedlich reflektiert – Eis erzeugt dabei andere Signale als Gestein oder Staub.
Emily S. Costello, Postdoktorandin am HIGP und Hauptautorin der Studie, erklärt: „Diese ultrahochenergetische kosmische Strahlung trifft auf die Mondoberfläche und dringt in die darunter liegenden Schichten ein. Die Strahlung sendet Radarwellen aus, die von verborgenem Eis und Gesteinsschichten reflektiert werden.“
Anhand dieser Signale lässt sich ein Bild der Untergrundstruktur zeichnen – ohne dass man graben müsste. Christian Tai Udovicic, Mitautor der Studie, präsentierte die Ergebnisse auf der renommierten Lunar and Planetary Science Conference in Houston. Er betont: „Da sie auf Hochenergiephysik basiert, in der nur wenige Wissenschaftler weltweit Experten sind, sind selbst Planetenforscher oft überrascht, wenn sie von dieser Technik hören.“
Vom Labor zum Mond: Wie es weitergeht
Das Team arbeitet derzeit daran, ein Radargerät zu entwickeln, das gezielt diese Signale empfangen kann. Ziel ist es, ein kompaktes System zu bauen, das in zukünftigen Missionen auf dem Mond eingesetzt werden könnte. Erste Tests sollen Anfang 2026 erfolgen. Dann könnte der nächste Schritt in der Erforschung verborgener Wasservorkommen starten – direkt vor Ort.
Die Kombination beider Ansätze – Sichtprüfung mit empfindlicher Kamera und Strukturanalyse per kosmischer Strahlung – erhöht die Chancen, zuverlässige Aussagen über das Vorhandensein von Eis auf dem Mond zu treffen.
Hawaii als neuer Raumfahrt-Hotspot?
Beide Projekte zeigen auch, wie sehr sich Hawaii in den letzten Jahren zu einem wichtigen Standort der Mondforschung entwickelt hat. „Diese Projekte unter der Leitung von Wissenschaftlern der UH Mānoa bieten Studenten und Fachleuten in Hawaii vielversprechende Möglichkeiten, eine führende Rolle in der aufstrebenden Raumfahrtindustrie zu übernehmen und sich daran zu beteiligen“, sagt Emily Costello.
Mondbasen könnten eines Tages Realität werden. Doch vorher müssen wir wissen, wo es die nötigen Ressourcen gibt. Die Universität von Hawaii liefert dazu derzeit wichtige Beiträge. Ob Schattenkamera oder Strahlen-Radar – der Weg zum Wasser auf dem Mond beginnt mit innovativer Technik und klugen Köpfen auf der Erde.
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