Eine neue Studie weist darauf hin, dass sich das beim Zünd- und Landevorgang zukünftiger Mondlandemissionen freigesetzte Methan-Endgas innerhalb kürzester Zeit in die kältesten und wissenschaftlich wertvollsten Dauerschattenbereiche an den Mondpolen ausbreiten und dadurch chemische Hinweise auf den Ursprung des Lebens auf der Erde „kontaminieren“ kann, die dort über Milliarden von Jahren erhalten geblieben sind. Modelle zeigen, dass es weniger als zwei synodische Monate dauert, bis Methanmoleküle von einem Pol zum anderen springen, und etwa die Hälfte von ihnen wird sich schließlich in den kalten Senken an den Polen ablagern, direkt vermischt mit alten Eisschichten, die als „ursprüngliche chemische Archive“ gelten.
Die Studie, die im Journal of Geophysical Research: Planets veröffentlicht wurde und vom Planetenschutzbeauftragten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), Silvio Sinibaldi, und der Physikerin Francesca Paiva geleitet wird, konzentriert sich auf eine Kernfrage: Während Regierungen, Handelsunternehmen und verschiedene Organisationen eine neue Welle von Mondlandungen starten, geht es darum, ob menschliche Aktivitäten unbeabsichtigt wichtige Beweise für den Ursprung des Lebens auf dem Mond umschreiben oder sogar löschen. Das Forschungsteam ist der Ansicht, dass bei der Formulierung des Mondmissionsplans der „Schutz der Mondumgebung und der wissenschaftlichen Archive“ in den Umfang des Planetenschutzes einbezogen werden muss, da sonst in den nächsten Jahrzehnten eine große Menge wertvoller Originalinformationen von den Menschen selbst „verdeckt“ werden könnte.
Die wissenschaftliche Gemeinschaft legt seit jeher großen Wert auf die permanenten Schattenbereiche an den Polen des Mondes. Es wird angenommen, dass diese Einschlagskrater, die das ganze Jahr über vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt sind, Eis und organische Stoffe enthalten, die vor Milliarden von Jahren durch Kometen- und Asteroideneinschläge entstanden sind. Sie können „präbiotische organische Moleküle“ enthalten, also Chemikalien, die sich unter den richtigen Bedingungen zu den frühesten Bausteinen des Lebens entwickeln können. Da langfristige geologische Aktivitäten und Erosion auf der Erde solche alten chemischen Aufzeichnungen nahezu ausgelöscht haben, sind diese extrem kalten Gebiete des Mondes zu natürlichen Laboratorien für die Rückverfolgung der chemischen Anfänge des Lebens geworden. Durch die Vermischung mit modernen Abgaskomponenten können die ursprünglich äußerst schwachen und wertvollen Signale überdeckt werden.
Um das Risiko einer Kontamination abzuschätzen, bauten Paiva und seine Kollegen am Fallbeispiel des Mondlanders „Argonaut“ der Europäischen Weltraumorganisation ein hochpräzises numerisches Modell, um das Migrations- und Ablagerungsverhalten von Methan, der wichtigsten organischen Komponente im Abgas, auf der Mondoberfläche bei der Landung am Mondsüdpol zu simulieren. Anders als frühere Studien zur Migration von Wassermolekülen berücksichtigt dieses Modell erstmals systematisch die Bewegung organischer Moleküle in der ultradünnen Umgebung des Mondes und berücksichtigt auch die Auswirkungen von Sonnenwind, ultravioletter Strahlung und anderen Faktoren auf die Methanverteilung und -lebensdauer, sodass es näher am tatsächlichen Missionsszenario liegt.
Simulationsergebnisse zeigen, dass die bei der Landung freigesetzten Methanmoleküle ballistisch wie „hüpfende Bälle“ über die Mondoberfläche fliegen, fast ohne atmosphärischen Widerstand und nur unter dem Einfluss der Schwerkraft auf den Boden springen, um eine große Distanz zurückzulegen. Unter der abwechselnden Wirkung von Erwärmung durch Sonnenlicht und Abkühlung durch Schatten können diese Moleküle in weniger als zwei synodischen Monaten vom Südpol zum Nordpol „springen“, und in etwa sieben synodischen Monaten (entspricht fast sieben Monaten auf der Erde) wird mehr als die Hälfte des Restgases Methan in den Tieftemperaturgebieten der beiden Pole „kalt gefangen“, wovon etwa 42 % in der Antarktis und 12 % im Nordpol abgelagert werden.
Was die Forscher überraschte, war der Zeitrahmen des Prozesses: In nur etwa einer Woche (in der Größenordnung eines Mondtages) können sich Moleküle weltweit von Pol zu Pol ausbreiten, was bedeutet, dass es nur wenige Landeplätze gibt, die völlig sicher und frei von entfernter Kontamination sind. Paiva wies darauf hin, dass Methanmoleküle auf der nahezu vakuumarmen Mondoberfläche nicht so häufig kollidieren und zerstreuen wie in der Erdatmosphäre. Stattdessen werden sie im sonnenbeschienenen Bereich erhitzt, im schattigen Bereich abgekühlt und nach und nach entlang einer einfachen parabolischen Flugbahn eingefangen, wodurch „jede Landung zu einem Eintrag von exogener Materie in die gesamte Mondumgebung“ wird.
Allerdings geht die Studie auch davon aus, dass der Mensch noch Raum hat, diesen Trend zu bremsen. Beispielsweise kann durch die Bevorzugung kühlerer Landebereiche die Abgasausstoßung bis zu einem gewissen Grad auf einen kleineren Bereich begrenzt werden oder durch die Reduzierung organischer Schadstoffemissionen aus der Verbrennung durch Missionsdesign. Eine von Sinibaldi vorgeschlagene Idee ist, dass wir uns in Zukunft darauf konzentrieren können, zu untersuchen, ob sich Abgasmoleküle nur auf der Oberfläche der dauerhaft beschatteten Eisschicht ablagern, ohne tief in das Innere vorzudringen. Wenn bestätigt werden kann, dass die „Kontaminationsschicht“ nur die Oberfläche bedeckt, kann die wissenschaftliche Erkennung die Beeinträchtigung menschlicher Aktivitäten durch Bohren tieferer Proben umgehen.
Beide Forscher betonten die Notwendigkeit einer systematischen Bewertung des Verhaltens verschiedener Molekülklassen, nicht nur von Methan, unterstützt durch weitere Modelle und zukünftige Feldmessungen. Paiva plant, andere potenzielle Kontaminationsquellen des Raumfahrzeugkörpers weiter zu untersuchen, beispielsweise Moleküle, die aus Materialien wie Farbe und Gummi freigesetzt werden. Diese Komponenten können auch in den Polarregionen in der Kälte eingeschlossen sein, was zu zusätzlichem Rauschen bei der Analyse ursprünglicher organischer Materie führt.
Auf der Erde haben die Menschen spezielle Vorschriften erlassen, um Umweltverschmutzung und übermäßige Ausbeutung in Gebieten wie der Antarktis und Nationalparks zu verhindern, und Forscher glauben, dass der wissenschaftliche und ökologische Wert des Mondes nicht weniger wertvoll ist als dieser Schutzgebiete. Sinibaldi forderte, ähnliche Schutzideen so früh wie möglich in die Mondlandeplanung einfließen zu lassen und die kommenden Missionen mit notwendigen Überwachungsinstrumenten auszustatten, um „das Modell während der Erkundung zu überprüfen“. Andernfalls könnten Menschen versehentlich die „Archive des Ursprungs des Lebens“ des Mondes löschen, bevor sie sie wirklich verstehen.
Zusammengestellt von /ScitechDaily