Am 4. März 2022 wird eine einsame, verbrauchte Trägerrakete mit fast 6.000 mph (9.656 km/h) auf die Mondoberfläche schlagen. Sobald sich der Staub gelegt hat, wird der Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA in Position gehen, um den schwelenden Krater aus der Nähe zu betrachten und hoffentlich etwas Licht in die mysteriöse Physik der Planeteneinschläge zu bringen.
Als Planetenforscher, der den Mond studiert, sehe ich diesen ungeplanten Einschlag als aufregende Gelegenheit. Der Mond war ein unerschütterlicher Zeuge der Geschichte des Sonnensystems , seine stark mit Kratern übersäte Oberfläche verzeichnete in den letzten 4 Milliarden Jahren unzählige Kollisionen. Wissenschaftler bekommen jedoch selten einen Blick auf die Projektile – normalerweise Asteroiden oder Kometen – die diese Krater bilden . Ohne die Einzelheiten dessen zu kennen, was einen Krater geschaffen hat, können Wissenschaftler nur begrenzt lernen, wenn sie einen Krater untersuchen.
Der bevorstehende Raketeneinschlag wird ein zufälliges Experiment liefern, das viel darüber enthüllen könnte, wie natürliche Kollisionen Planetenoberflächen zertrümmern und scheuern. Ein tieferes Verständnis der Impaktphysik wird Forschern dabei helfen, die öde Landschaft des Mondes und auch die Auswirkungen von Impakten auf die Erde und andere Planeten zu interpretieren.
Wenn eine Rakete auf dem Mond abstürzt
Es gab einige Debatten über die genaue Identität des taumelnden Objekts, das sich derzeit auf Kollisionskurs mit dem Mond befindet. Astronomen wissen, dass es sich bei dem Objekt um einen Oberstufen-Booster handelt, der von einem Satellitenstart in großer Höhe weggeworfen wurde. Es ist ungefähr 12 Meter lang und wiegt fast 4.500 Kilogramm. Beweise deuten darauf hin , dass es sich wahrscheinlich entweder um eine 2015 gestartete SpaceX - Rakete oder um eine 2014 gestartete chinesische Rakete handelt , aber beide Parteien haben den Besitz verweigert .
Es wird erwartet, dass die Rakete in die weite, karge Ebene innerhalb des riesigen Hertzsprung-Kraters einschlägt , knapp über dem Horizont auf der anderen Seite des Mondes als der Erde.
Einen Augenblick nachdem die Rakete die Mondoberfläche berührt hat, breitet sich eine Schockwelle mit mehreren Meilen pro Sekunde über die gesamte Länge des Projektils aus. Innerhalb von Millisekunden wird das hintere Ende der Raketenhülle mit Metallsplittern ausgelöscht, die in alle Richtungen explodieren.
Eine doppelte Schockwelle wird nach unten in die pulvrige oberste Schicht der Mondoberfläche, den so genannten Regolith , wandern . Die Kompression des Aufpralls wird den Staub und die Felsen aufheizen und einen weißglühenden Blitz erzeugen , der vom Weltraum aus sichtbar wäre, wenn sich zu diesem Zeitpunkt zufällig ein Fahrzeug in der Gegend befände. Eine Wolke aus verdampftem Gestein und Metall breitet sich vom Aufprallpunkt aus aus, während Staub und sandgroße Partikel in den Himmel geschleudert werden. Im Laufe von mehreren Minuten wird das ausgestoßene Material um den jetzt schwelenden Krater herum wieder an die Oberfläche regnen. Von der unseligen Rakete wird so gut wie nichts übrig bleiben.
Wenn Sie ein Fan des Weltraums sind, haben Sie beim Lesen dieser Beschreibung vielleicht ein Déjà-vu erlebt – die NASA führte 2009 ein ähnliches Experiment durch, als sie den Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) absichtlich in einen dauerhaft beschatteten Krater in der Nähe des Mondsüdens stürzte Pole. Ich war ein Teil der LCROSS-Mission und es war ein durchschlagender Erfolg. Durch die Untersuchung der Zusammensetzung der Staubfahne, die ins Sonnenlicht geschleudert wurde, konnten die Wissenschaftler Anzeichen von einigen hundert Pfund Wassereis finden , das durch den Einschlag von der Mondoberfläche freigesetzt worden war. Dies war ein entscheidender Beweis für die Annahme, dass Kometen seit Milliarden von Jahren Wasser und organische Verbindungen liefernzum Mond, wenn sie auf seiner Oberfläche aufprallen.
Da der Krater der LCROSS-Rakete jedoch ständig von Schatten verdeckt wird, haben meine Kollegen und ich ein Jahrzehnt lang darum gekämpft, die Tiefe dieser vergrabenen eisreichen Schicht zu bestimmen.
Beobachten mit dem Lunar Reconnaissance Orbiter
Das zufällige Experiment des bevorstehenden Absturzes wird Planetenwissenschaftlern die Möglichkeit geben, einen sehr ähnlichen Krater bei Tageslicht zu beobachten. Es wird so sein, als würde man den LCROSS-Krater zum ersten Mal im Detail sehen.
Da der Aufprall auf der anderen Seite des Mondes stattfinden wird, wird er für erdgestützte Teleskope außer Sichtweite sein. Aber etwa zwei Wochen nach dem Aufprall wird der Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA beginnen, einen Blick auf den Krater zu erhaschen, während seine Umlaufbahn ihn über die Aufprallzone führt. Sobald die Bedingungen stimmen, beginnt die Kamera des Mondorbiters , Fotos von der Aufprallstelle mit einer Auflösung von etwa 1 Meter pro Pixel aufzunehmen. Mondorbiter anderer Raumfahrtagenturen könnten ihre Kameras ebenfalls auf den Krater richten.
Die Form des Kraters und der herausgeschleuderte Staub und Felsen werden hoffentlich zeigen, wie die Rakete im Moment des Einschlags ausgerichtet war. Eine vertikale Ausrichtung erzeugt ein kreisförmigeres Merkmal, während ein asymmetrisches Trümmermuster eher auf einen Bauchlappen hindeuten könnte. Modelle deuten darauf hin, dass der Krater einen Durchmesser von etwa 30 bis 100 Fuß (10 bis 30 Meter) und eine Tiefe von etwa 6 bis 10 Fuß (2 bis 3 Meter) haben könnte .
Die durch den Aufprall erzeugte Wärmemenge ist ebenfalls eine wertvolle Information. Wenn die Beobachtungen schnell genug gemacht werden können, besteht die Möglichkeit, dass das Infrarotinstrument des Mondorbiters glühend heißes Material im Inneren des Kraters entdecken kann. Dies könnte verwendet werden, um die Gesamtwärmemenge des Aufpralls zu berechnen. Wenn der Orbiter nicht schnell genug eine Sicht bekommen kann, könnten hochauflösende Bilder verwendet werden, um die Menge an geschmolzenem Material im Krater- und Trümmerfeld abzuschätzen.
Durch den Vergleich von Vorher- und Nachher-Bildern der Kamera und des Wärmesensors des Orbiters suchen die Wissenschaftler nach weiteren subtilen Veränderungen an der Oberfläche. Einige dieser Effekte können sich über das Hundertfache des Kraterradius erstrecken .
Warum das wichtig ist
Einschläge und Kraterbildung sind ein allgegenwärtiges Phänomen im Sonnensystem. Krater zertrümmern und fragmentieren planetare Krusten und bilden nach und nach die lockere, körnige Deckschicht, die auf den meisten luftleeren Welten üblich ist . Die allgemeine Physik dieses Prozesses ist jedoch trotz seiner Häufigkeit kaum bekannt.
Die Beobachtung des bevorstehenden Raketeneinschlags und des daraus resultierenden Kraters könnte Planetenwissenschaftlern helfen, die Daten des LCROSS-Experiments 2009 besser zu interpretieren und bessere Einschlagsimulationen zu erstellen . Mit einer wahren Phalanx von Missionen , die in den kommenden Jahren den Mond besuchen sollen, ist das Wissen über die Eigenschaften der Mondoberfläche – insbesondere die Menge und Tiefe des vergrabenen Eises – sehr gefragt.
Unabhängig von der Identität dieser eigensinnigen Rakete wird dieses seltene Aufprallereignis neue Erkenntnisse liefern, die sich als entscheidend für den Erfolg zukünftiger Missionen zum Mond und darüber hinaus erweisen können.
Paul Hayne ist Assistenzprofessor für Astrophysik und Planetenwissenschaften an der University of Colorado Boulder. Er erhält finanzielle Unterstützung von der National Aeronautics and Space Administration.
Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz neu veröffentlicht. Den Originalartikel finden Sie hier.
