"Der Staub ist elektrisch geladen. Ein Partikel, das sich frei bewegt im Sonnensystem, ist immer elektrisch geladen, einfach durch das Sonnenlicht. Die Lichtstrahlen der Sonne schlagen Fotoelektronen heraus, das heißt, negative Ladung verlässt das Staubteilchen, das sich dann selbst positiv auflädt","
erklärt Ralf Srama vom Institut für Raumfahrtsysteme in Stuttgart. Diesen Effekt, dass Sonnenstrahlung ein Elektron aus einem kleinen Staubkorn herausschlägt, gibt es bei allen Staubteilchen im Sonnensystem. Also auch auf der Erde - nur sorgt dort die Atmosphäre dafür, dass die elektrische Landung schnell wieder neutralisiert wird. Auf dem Mond dagegen, den keine dichte Gashülle umgibt, geht das nicht. Und weil gleiche Ladungen sich abstoßen, heben die Staubkörnchen auf dem Mond ab.
Wie das genau passiert, wie groß die Kräfte sind, wie groß ist die elektrische Ladung auf so einem Staubteilchen, das weiß man noch gar nicht genau und genau das will man erforschen. Da gibt es kontroverse Angaben zu den Größenverteilungen von den Staubteilchen sind die Nanometer oder eher Mikrometer groß ist das ein Partikel pro Kubikzentimeter oder viel weniger, wie nimmt das mit der Höhe ab.
Erst wenn der Schatten eines Kraters die direkte Sonnenstrahlung abschirmt oder die Sonne hinter dem Mondhorizont verschwindet, können die Staubkörner wieder allmählich zu Boden sinken.
Ganz besonders interessiert die Forscher, ob die elektrostatischen Kräfte die Staubkörnchen auch über die Mondoberfläche transportieren und umverteilen könnten. Bei staubigen Asteroiden hat man das schon beobachtet. Dort ist der Effekt der elektrischen Felder besonders deutlich, weil die Asteroiden sehr klein sind und dementsprechend die Gravitation die Bewegung der Staubkörnchen viel weniger beeinflusst:
""Da ist die Frage, wie soll das passieren. Und die einzige Erklärung, die man dafür hat, sind elektrische Feldgradienten in horizontaler Richtung."
Das heißt, das elektrische Feld wäre nicht überall gleich, sondern an verschiedenen Orten auf der Mondoberfläche unterschiedlich stark. Die Wissenschaftler nehmen an, dass Licht und Schatten dabei eine Rolle spielen - denn nur dort, wo die Sonne auch hinscheint, kann sich die Mondoberfläche elektrisch aufladen.
"Ich habe beleuchtete Stellen und unbeleuchtete Stellen, zum Beispiel bei Mondkratern oder beim Terminator - also da wo ich die normale Licht-Schatten-Grenze habe. An diesen Stellen treten horizontale elektrische Felder auf die dann - allerdings dann sehr kleine - Partikel transportieren können."
Hinweise darauf gibt es schon seit 1972, als zum bisher letzten Mal Menschen auf dem Mond waren. Damals haben die Astronauten der Apollo 17-Mission mit dem Lunar Ejecta and Meteorites Experiment, kurz LEAM, immer genau dann besonders viele Staubteilchen gemessen, wenn sich die Lichtverhältnisse veränderten.
"Das war also ein Experiment, das haben die Astronauten auf die Mondoberfläche gestellt und, ob das jetzt eine echte Messung war oder nicht durch Störungen der Elektronik, was ja auch immer sein kann, ist bis heute ungeklärt, und aus diesem Grunde auch versucht man, in Zukunft da zuverlässige Daten zu bekommen."
Die Messungen sind also umstritten, aber neuere Daten gibt es nicht. Deshalb haben die Physiker ihre Theorien vom elektrisch geladenen Staub in den letzten Jahren erst einmal im Labor getestet.
"Man hat eine Vakuumkammer und eine Platte, wo man Staubpulver drauflegt, und dann schaltet man quasi die künstliche Sonne, eine UV-Lampe an und kann dann beobachten, wie sich die Staubteilchen heben."
So lässt sich auch ohne Rakete und Landefähre so einiges herausfinden über die Bedingungen, unter denen Sonnenstrahlung Staub abheben lässt. Aber mit Gewissheit lassen sich all die Fragen der Forscher nur direkt auf dem Mond beantworten. Deshalb soll Ladee, die neue Mondsonde der NASA, auch den Staub und seine elektrische Ladung unter die Lupe nehmen. Im Mai 2013 startet sie Richtung Erdtrabant.
erklärt Ralf Srama vom Institut für Raumfahrtsysteme in Stuttgart. Diesen Effekt, dass Sonnenstrahlung ein Elektron aus einem kleinen Staubkorn herausschlägt, gibt es bei allen Staubteilchen im Sonnensystem. Also auch auf der Erde - nur sorgt dort die Atmosphäre dafür, dass die elektrische Landung schnell wieder neutralisiert wird. Auf dem Mond dagegen, den keine dichte Gashülle umgibt, geht das nicht. Und weil gleiche Ladungen sich abstoßen, heben die Staubkörnchen auf dem Mond ab.
Wie das genau passiert, wie groß die Kräfte sind, wie groß ist die elektrische Ladung auf so einem Staubteilchen, das weiß man noch gar nicht genau und genau das will man erforschen. Da gibt es kontroverse Angaben zu den Größenverteilungen von den Staubteilchen sind die Nanometer oder eher Mikrometer groß ist das ein Partikel pro Kubikzentimeter oder viel weniger, wie nimmt das mit der Höhe ab.
Erst wenn der Schatten eines Kraters die direkte Sonnenstrahlung abschirmt oder die Sonne hinter dem Mondhorizont verschwindet, können die Staubkörner wieder allmählich zu Boden sinken.
Ganz besonders interessiert die Forscher, ob die elektrostatischen Kräfte die Staubkörnchen auch über die Mondoberfläche transportieren und umverteilen könnten. Bei staubigen Asteroiden hat man das schon beobachtet. Dort ist der Effekt der elektrischen Felder besonders deutlich, weil die Asteroiden sehr klein sind und dementsprechend die Gravitation die Bewegung der Staubkörnchen viel weniger beeinflusst:
""Da ist die Frage, wie soll das passieren. Und die einzige Erklärung, die man dafür hat, sind elektrische Feldgradienten in horizontaler Richtung."
Das heißt, das elektrische Feld wäre nicht überall gleich, sondern an verschiedenen Orten auf der Mondoberfläche unterschiedlich stark. Die Wissenschaftler nehmen an, dass Licht und Schatten dabei eine Rolle spielen - denn nur dort, wo die Sonne auch hinscheint, kann sich die Mondoberfläche elektrisch aufladen.
"Ich habe beleuchtete Stellen und unbeleuchtete Stellen, zum Beispiel bei Mondkratern oder beim Terminator - also da wo ich die normale Licht-Schatten-Grenze habe. An diesen Stellen treten horizontale elektrische Felder auf die dann - allerdings dann sehr kleine - Partikel transportieren können."
Hinweise darauf gibt es schon seit 1972, als zum bisher letzten Mal Menschen auf dem Mond waren. Damals haben die Astronauten der Apollo 17-Mission mit dem Lunar Ejecta and Meteorites Experiment, kurz LEAM, immer genau dann besonders viele Staubteilchen gemessen, wenn sich die Lichtverhältnisse veränderten.
"Das war also ein Experiment, das haben die Astronauten auf die Mondoberfläche gestellt und, ob das jetzt eine echte Messung war oder nicht durch Störungen der Elektronik, was ja auch immer sein kann, ist bis heute ungeklärt, und aus diesem Grunde auch versucht man, in Zukunft da zuverlässige Daten zu bekommen."
Die Messungen sind also umstritten, aber neuere Daten gibt es nicht. Deshalb haben die Physiker ihre Theorien vom elektrisch geladenen Staub in den letzten Jahren erst einmal im Labor getestet.
"Man hat eine Vakuumkammer und eine Platte, wo man Staubpulver drauflegt, und dann schaltet man quasi die künstliche Sonne, eine UV-Lampe an und kann dann beobachten, wie sich die Staubteilchen heben."
So lässt sich auch ohne Rakete und Landefähre so einiges herausfinden über die Bedingungen, unter denen Sonnenstrahlung Staub abheben lässt. Aber mit Gewissheit lassen sich all die Fragen der Forscher nur direkt auf dem Mond beantworten. Deshalb soll Ladee, die neue Mondsonde der NASA, auch den Staub und seine elektrische Ladung unter die Lupe nehmen. Im Mai 2013 startet sie Richtung Erdtrabant.
