Posts Tagged ‘wasser’

Direkte Detektion Dunkler Materie: Kommt bald der Durchbruch?

9. Februar 2011

Die direkte Suche nach der Dunklen Materie des Kosmos mit Detektoren im Untergrund könnte schon dieses Jahr einen entscheidenden Schritt vorankommen: Schon Anfang 2011 sollte der besonders empfindliche XENON 100 (bisher Nullresultat) seine ersten Ergebnisse mit größerer WIMP-Fangmasse präsentieren, und auch von mehreren anderen Experimenten – darunter CoGeNT (geheimnisvoller Hintergrund) („Radio-‚Nebel‘ …“) – werden Veröffentlichungen erwartet. Und wenn sich die WIMPs wieder nicht melden sollten: In den kommenden 10 Jahren wird die Empfindlichkeit vieler Experimente noch einmal um mehrere Größenordnungen steigen. Um 2020 werden wir entweder genau wissen, aus was die Dunkle Materie besteht – oder woraus nicht. Cosmic Variance 3.2.2011. Auch eine PM der JGU Mainz zu deren Beitrag zu XENON 100, Nature zu Ärger um das Untergrundlabor DUSEL („Neues Untergrundlabor …“) und Silicon über einen britischen Supercomputer, der u.a. Daten der Dark Energy Survey („Eine weitere …“) auswerten soll.

Lebensdauer des Myons besser denn je gemessen

2.196980±0.000002 µs beträgt die Lebensdauer des schweren Gegenstücks des Elektrons nach neuen Messungen in einem Schweizer Labor (deren Datenmenge allerdings so gewaltig war, dass nur ein Superrechner in den USA damit klar kam): Das verbessert wiederum Rechnungen zur Schwachen Kernkraft. (BU College PR 4.2.2011. Und PMn des MPK zu Präzisionsmessungen, die einmal bei der Klärung der Frage helfen sollen, ob das Neutrino sein eigenes Antiteilchen [„Gibt es …“] ist, und zum Befüllen des Double-Chooz-Detektors)

Ein neuer Quantenzustand des Wasser-Moleküls manifestiert sich auf extrem engem Raum: Dann bestimmt nicht mehr allein Elektrostatik die Wasserstoffbindung, weil Quantenschwankungen der Ladung eine Rolle zu spielen beginnen. Was wiederum für die Rolle des Wassers beim Leben wichtig sein könnte: Der Effekt wurde auf Größenskalen von 2 µm beobachtet, was etwa dem Abstand zwischen Strukturen in Zellen entspricht. (Physics World 4.2.2011)

Das Bild des Wassers auf dem Mond wird immer komplizierter

7. März 2010

Noch vor einem Jahr wurde das Thema kaum ernstgenommen, angesichts allenfalls schemenhafter Indizien, aber das hat sich dank einer Flut von Entdeckungen der aktuellen Generation von Mondmissionen schlagartig geändert – und schon wieder gibt es neue Erkenntnisse, die das Gesamtbild immer komplizierter erscheinen lassen.

  • Ein weiteres Instrument auf dem Lunar Reconnaissance Orbiter sorgt für Verwirrung, denn der Neutronendetektor LEND registriert die Signatur von Wassereis nur aus einem Bruchteil von schattigen Polkratern (darunter immerhin jenem Cabeus, wo LCROSS eine Wasserdampfwolke aufsteigen ließ), während andererseits auch in gut besonnten Mondregionen Eis vorzukommen scheint. Wenn sich das bestätigen sollte, haben wir einen wesentlichen Prozess des Mond-Wasser-Kreislaufs – Eisablagerung in größerer Menge nur in polaren Kältefallen – überhaupt nicht verstanden, doch es gibt auch gewisse Zweifel an den Messungen selbst. (Nature Blog 2.3.2010, New Scientist 22.12.2009)

  • In rund 40 – korrekt schattigen – Kratern in der Nähe des Mond-Nordpols hat das Radar Mini-SAR auf Chandrayaan-1 Hinweise auf Wassereis gefunden: Das streut nämlich dank vieler interner Reflexionen zirkular polarisierte Strahlung mit derselben Drehrichtung zurück, während normaler Boden die Richtung umdreht. Den Eis-Effekt kann zwar auch besonders rauher Boden nachahmen, der bei einem Impakt zu erwarten ist, aber die Mini-SAR-Daten zeigen, dass der Effekt auf die glatten Böden der 2 bis 15 km großen Krater beschränkt ist. Und es gibt ihn auch nur in permanent schattigen Kratern. Hochgerechnet mindestens 600 Mio. Tonnen Wassereis dürfte das Radar damit nachgewiesen haben, in grobem quantitativem Einklang mit alten Neutronendaten des Lunar Prospector. (NASA Feature, Air Space Mag Blog 1., ISRO Release, Tagesschau 2., Scientific American, Times of India, Space Today, Science Blogs 3.3.2010)

  • In der Ejektawolke nach dem LCROSS-Impakt („Wassereis …“) sind neben Wasserdampf inzwischen sicher SO2, CH3OH und H2C4 nachgewiesen worden. Eine klare Antwort auf den Ursprung des Wassers in Cabeus („Das Wassereis …“) und seiner Beimischungen wird aber offenbar weiter gesucht: Angesichts der Vielfalt der Daten scheint es nun möglich, dass das Wasser auf dem Mond mehrere verschiedene Quellen haben könnte. (Sky & Tel. 2.3.2010)

Die Anlieferung des Mondwassers durch Kometen oder bzw. Bildung mit Hilfe des Sonnenwinds, der Transport der Moleküle von einem Ort zum anderen und ihre langfristige Ablagerung sind ein ganz frisches Thema für die Planetenforschung geworden – während sich Inder und Amerikaner gerade noch um die Priorität streiten, wer als erster was klar nachgewiesen hat: Für die indische Presse sind diese ‚lunar water politics‘ bereits ein Thema … (Times of India 3.3.2010) NACHTRÄGE: Science@NASA und Discovery zur Herkunft des ‚Moon water‘.

Die Laser-Retroreflektoren auf dem Mond werden immer schlechter, offenbar die Wirkung von – elektrostatisch angehobenem und herumgeblasenem – Mondstaub: Entweder zerkratzt er die von Apollo-Astronauten und Lunochod-Rovern zurückgelassenen Katzenaugen oder er legt sich nur drauf. So oder so verändert er die thermischen Eigenschaften der Spiegel, die jeweils bei Vollmond – aber nicht während der Totalität einer MoFi – besonders schlecht die irdischen Laserblitze zurückwerfen. Das erschwert zumindest für kleinere Laserteleskope die Vermessung der Mondbahn, was für die Suche nach subtilen relativistischen Effekten immer noch interessant ist. Und dient als Warnung für die Planer futuristischer optischer Sternwarten auf der Mondoberfläche. (Murphy & al., Preprint 3.3.; New Scientist 15., Lunar Networks 16.2., Science Blogs 5.3.2010)

Lava-Tunnel auf dem Mond bleiben in den Schlagzeilen

Während die Kamera LROC des Lunar Reconnaissance Orbiters neue Bilder der bekannten „Marius-Hills-Grube“ geliefert hat, wo offenbar ein unterirdischer Lavakanal eingebrochen ist, gibt es von der Terrain Mapping Camera auf Chandrayaan-1 ein Bild aus dem Oceanus Procellarum, wo eine Mondrille streckenweise unterirdisch zu verlaufen scheint. Schon wird in der indischen Presse spekuliert, dass man doch in solch einem Mond-Tunnel gut einen Rover parken könnte … (The Hindu 9.2., LROC Featured Image 1., Parallel Spirals 3.3.2010) NACHTRAG: lunare Lavaröhren als Habitate für Mondbewohner.

Noch eine Chandrayaan-1-Entdeckung: eine „neue Art Mondgestein“, das von Magnesium-Spinel dominiert wird – das soll nicht zu gängigen Modellen der Entwicklung der Mondkruste passen. (The Hindu 9.2.2010)

Der Bau von Chandrayaan-2 beginnt dieses Jahr

Bei der 2. indischen Mondmission – deren Start für das 1. Quartal 2013 angepeilt wird – geht es um das Absetzen von zwei Mondrovern, die jeweils bis zu einem halben Jahr durchhalten sollen. Dafür wird die Zahl der mitgeführten Instrumente deutlich kleiner als bei Chandrayaan-1 mit seinen 11 ausfallen. Und Bewerber aus dem Ausland haben diesmal entsprechend weniger Chancen. (The Hindu 2., DNA 27., Sify 28.1.2010)

Chang’e-2 soll bis zu 1 Meter Auflösung erreichen: Zwar wird als Bildauflösung der Kamera des 2. chinesischen Mondorbiters – der noch dieses Jahr starten soll – 7 Meter angegeben, aber im Tiefflug könnte sie bis auf einen Meter steigen. Derweil hat China verkündet, die Technologie seit bald bereit für eine Mondlandung, und auch wenn es explizit keine konkret Pläne für eine bemannte solche gibt (die US-Politiker so gerne beschwören), so dürfen die Ingenieure des Landes zumindest schon mal über eine Mega-Rakete im Stil der Saturn V nachdenken. (People’s Daily 12.1., 8.2., AW&ST 5.3.2010) NACHTRAG: „Um 2013“ soll Chang’e 3 starten, mit Lander & Rover. NACHTRAG 2: Und über ein Labor für Mondgestein wird auch schon nachgedacht.

100 kg Wasser – und mehr – in der Impaktwolke von LCROSS nachgewiesen

13. November 2009

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Jetzt sind sie sicher: In der 10 bis 12 km breiten Wolke, die die LCROSS-Centaur beim Impakt auf dem Mond produzierte (oben eine neu verarbeitete Aufnahme), haben zwei Spektrometer auf dem Shepherding Spacecraft ungefähr 100 kg – oder 12 Eimer voll – Wasser nachgewiesen. Für das NIR-Spektrometer macht es sich durch markante Absorptionsfeatures bemerkbar (die beiden gelben Streifen unten), während das UV/Vis-Spektrometer Emission von OH sah: Das macht die Sonnenstrahlung rasch aus Wassermolekülen. Das IR-Spektrum zeigt aber noch jede Menge weitere Absorption durch andere Chemie: Die rote Kurve ist ein Schwarzkörperspektrum für warmen Staub minus nur Wasserabsorption. Die LCROSS-Auswerter haben es bereits geschafft, auch die zusätzlichen Features zu „fitten“, wollten aber auf einer NASA-Pressekonferenz in der vergangenen Stunde nicht verraten, mit was: Das wollen sie erst sagen, wenn sie genau so sicher sind wie jetzt mit dem Wasser-Nachweis.

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Die 100 kg sind wahrscheinlich nur eine Untergrenze der Wassermenge in der Ejektawolke, aber schon dieser Wert lässt sich nicht allein durch adsorbierte Moleküle erklären: Da muss richtiges Eis im Boden des Kraters Cabeus gewesen sein, nicht unbedingt ein gefrorener See sondern eher Eiskörnchen, in den Boden gemischt. Und der Boden ist im Schnitt feuchter als die trockensten Wüsten der Erde, die Atacama zum Beispiel! In welcher Form das Mondeis genau vorliegt, sollte die Hinzunahme der Daten anderer Instrumente auf dem Shepherding Spacecraft zeigen: Die sind perfekt „komplementär“ zu den Messungen der Spektrometer; ob sie auch ein klares Wassersignal enthalten, wird aber noch nicht verraten. Der Impakt war jedenfalls für Beobachtungen von der LCROSS-Sonde aus optimiert, während die Beobachter auf der Erde deutlich schlechtere Karten hatten als es vielleicht bei Cabeus A der Fall gewesen wäre.

Aber auch so gibt es faszinierende Daten über Gas, das hoch über den Mond aufstieg, vielleicht sogar ein bisschen Staub. Die Auswertung ist allerdings sehr mühsam, und vor nächstem Frühjahr sollte man mit keinen klaren Antworten rechnen. Der heutige Bericht ist natürlich nur der Anfang und nicht das Ende der LCROSS-Analysen: Was ist das andere Material in der Wolke? Wo ist das Wasser hergekommen? (Die Spekulationen reichen von Kometen über den Sonnenwind bis zu Gigantischen Molekülwolken, durch die das Sonnensystem mal zog.) Und wieviel gibt es auf dem Mond insgesamt? Das lässt sich heute noch nur schwer hochrechnen, aber die LCROSS-Forscher haben zumindest keinen Zweifel, dass man das Cabeus-Eis schmelzen und trinken könnte. Ein NASA Press Release und ein weiterer mit Bildern, plus die LCROSS-Wasser-Seiten. NACHTRAG: ein paar detailreichere Artikel von Sky & Tel., Planetary Society, Spaceflight Now, Space.com und Universe Today – und The Launchpad denkt schon weiter … NACHTRAG 2: die komplette PK als Video.

Sonnenwind + Regolith = Wasser auf dem Mond

15. Oktober 2009

Die Wechselwirkung von Protonen – also Wasserstoff-Kernen – des Sonnenwinds mit Sauerstoff im Regolith des Mondbodens: Das ist der Prozess, der den kürzlich von mehreren Raumsonden nachgewiesenen extrem dünnen Wasserfilm auf der Mondoberfläche (siehe Header des Cosmic Mirror #331, untere Hälfte) erklären dürfte. Nun veröffentlichte Messungen eines weiteren Instruments auf dem – verstummten – indischen Orbiter Chandrayaan 1, dem Sub-keV Atom Reflecting Analyzer (SARA), stützen diese Hypothese. Allerdings bleibt jede 5. Proton nicht stecken, sondern wird reflektiert, fängt sich ein Elektron ein und wird zu einem Wasserstoffatom, das den Mond wieder verlässt und von SARA – einem der drei von der ESA beigestellten Chandrayaan-Instrumente – gesehen werden kann.