Wenn Sie auf weichem Boden herumlaufen, bemerken Sie, wie Ihre Füße Eindrücke hinterlassen? Vielleicht haben Sie gelegentlich etwas von der lockeren Erde in Ihrem Garten ins Haus verfolgt? Wenn Sie einige dieser Spuren - was wir als Schmutz oder Erde bezeichnen - aufnehmen und unter einem Mikroskop untersuchen würden, was würden Sie sehen?
Im Wesentlichen würden Sie die Bestandteile des sogenannten Regolithen sehen, einer Ansammlung von Staubpartikeln, Erde, gebrochenem Gestein und anderen Materialien, die hier auf der Erde gefunden werden. Interessanterweise kann dasselbe Grundmaterial auch in anderen terrestrischen Umgebungen gefunden werden - einschließlich Mond, Mars, anderen Planeten und sogar Asteroiden.
Definition:
Der Begriff Regolith bezieht sich auf jede Materialschicht, die festes Gestein bedeckt und in Form von Staub, Erde oder gebrochenem Gestein vorliegen kann. Das Wort leitet sich aus der Kombination zweier griechischer Wörter ab - Rhegos (was „Decke“ bedeutet) und Lithos (was „Fels“ bedeutet).
Erde:
Auf der Erde besteht Regolith aus Schmutz, Erde, Sand und anderen Bestandteilen, die durch natürliche Verwitterung und biologische Prozesse entstehen. Aufgrund einer Kombination aus Erosion, Schwemmlandablagerungen (d. H. Sand mit beweglichem Wasser), Vulkanausbrüchen oder tektonischer Aktivität wird das Material langsam gemahlen und über festem Grundgestein ausgelegt.
Es kann aus Tonen, Silikaten, verschiedenen Mineralien, Grundwasser und organischen Molekülen bestehen. Regolith auf der Erde kann von einer Abwesenheit im Wesentlichen bis zu einer Dicke von Hunderten von Metern variieren. Es kann auch sehr jung (in Form von Asche, Schwemmland oder Lavastein, das gerade abgelagert wurde) bis zu Hunderten von Millionen Jahren alt sein (Regolith aus dem präkambrischen Zeitalter kommt in Teilen Australiens vor).
Auf der Erde ist das Vorhandensein von Regolith einer der wichtigsten Faktoren für das meiste Leben, da nur wenige Pflanzen auf oder in festem Gestein wachsen können und Tiere ohne loses Material nicht in der Lage wären, sich zu graben oder Schutz zu bauen. Regolith ist auch für den Menschen wichtig, da er seit Beginn der Zivilisation (in Form von Lehmziegeln, Beton und Keramik) zum Bau von Häusern, Straßen und anderen Bauarbeiten verwendet wird.
Der Unterschied in der Terminologie zwischen „Boden“ (auch bekannt als Schmutz, Schlamm usw.) und „Sand“ ist das Vorhandensein organischer Materialien. Im ersteren existiert es im Überfluss und unterscheidet den Regolith auf der Erde von den meisten anderen terrestrischen Umgebungen in unserem Sonnensystem.
Der Mond:
Die Oberfläche des Mondes ist mit einem feinen pulverförmigen Material bedeckt, das Wissenschaftler als „Mondregolith“ bezeichnen. Fast die gesamte Mondoberfläche ist mit Regolith bedeckt, und das Grundgestein ist nur an den Wänden sehr steiler Krater sichtbar.
Der Mondregolith wurde über Milliarden von Jahren durch ständige Meteoriteneinschläge auf die Mondoberfläche gebildet. Wissenschaftler schätzen, dass sich der Mondregolith an einigen Stellen über 4 bis 5 Meter und in den älteren Hochlandgebieten sogar über 15 Meter erstreckt.
Als die Pläne für die Apollo-Missionen zusammengestellt wurden, befürchteten einige Wissenschaftler, dass der Regolith des Mondes zu leicht und pudrig sein würde, um das Gewicht des Mondlanders zu tragen. Anstatt auf der Oberfläche zu landen, befürchteten sie, dass der Lander einfach wie eine Schneebank darin versinken würde.
Landungen, die von Roboter-Vermessungsraumfahrzeugen durchgeführt wurden, zeigten jedoch, dass der Mondboden fest genug war, um ein Raumschiff zu tragen, und Astronauten erklärten später, dass sich die Mondoberfläche unter ihren Füßen sehr fest anfühlte. Während der Apollo-Landungen fanden es die Astronauten oft notwendig, einen Hammer zu verwenden, um ein Kern-Probenahmewerkzeug hineinzutreiben.
Als die Astronauten die Oberfläche erreichten, berichteten sie, dass der feine Mondstaub an ihren Raumanzügen klebte und dann das Innere des Mondlanders abstaubte. Die Astronauten behaupteten auch, dass es in ihre Augen geriet und sie rot machte; und schlimmer noch, sie gerieten sogar in die Lunge und husteten. Mondstaub ist sehr abrasiv und wurde für seine Fähigkeit, Raumanzüge und Elektronik zu zermürben, bekannt.
Der Grund dafür ist, dass der Mondregolith scharf und gezackt ist. Dies liegt an der Tatsache, dass der Mond keine Atmosphäre oder fließendes Wasser hat und daher kein natürlicher Verwitterungsprozess. Als die Mikrometeoroide gegen die Oberfläche schlugen und alle Partikel erzeugten, gab es keinen Prozess, um ihre scharfen Kanten abzunutzen.
Der Begriff Mondboden wird häufig synonym mit „Mondregolith“ verwendet, aber einige haben argumentiert, dass der Begriff „Boden“ nicht korrekt ist, da er als organisch definiert ist. Die Standardverwendung unter Mondwissenschaftlern ignoriert diese Unterscheidung jedoch tendenziell. "Mondstaub" wird ebenfalls verwendet, bezieht sich jedoch hauptsächlich auf noch feinere Materialien als Mondboden.
Während die NASA an Plänen arbeitet, Menschen in den kommenden Jahren zum Mond zurückzuschicken, arbeiten Forscher daran, die besten Möglichkeiten für die Arbeit mit dem Mondregolithen zu finden. Zukünftige Kolonisten könnten Mineralien, Wasser und sogar Sauerstoff aus dem Mondboden abbauen und damit auch Basen herstellen.
Mars:
Lander und Rover, die von der NASA, den Russen und der ESA zum Mars geschickt wurden, haben viele interessante Fotos zurückgegeben, die eine Landschaft zeigen, die mit riesigen Sand- und Staubflächen sowie Felsen und Felsbrocken bedeckt ist.
Im Vergleich zum Mondregolith ist der Marsstaub sehr fein und bleibt in der Atmosphäre schwebend, um dem Himmel einen rötlichen Farbton zu verleihen. Der Staub wird gelegentlich in riesigen planetweiten Staubstürmen aufgenommen, die aufgrund der sehr geringen Dichte der Atmosphäre recht langsam sind.
Der Grund, warum der Mars-Regolith so viel feiner ist als der auf dem Mond, wird dem fließenden Wasser und den Flusstälern zugeschrieben, die einst seine Oberfläche bedeckten. Marsforscher untersuchen derzeit, ob der Mars-Regolith auch in der gegenwärtigen Epoche noch geformt wird oder nicht.
Es wird angenommen, dass große Mengen an Wasser und Kohlendioxideis im Regolith gefroren bleiben, was nützlich wäre, wenn in den kommenden Jahrzehnten bemannte Missionen (und sogar Kolonisationsbemühungen) stattfinden würden.
Der Marsmond von Deimos ist ebenfalls von einer Regolithschicht bedeckt, die auf eine Dicke von 50 Metern geschätzt wird. Bilder des Viking 2-Orbiters bestätigten seine Anwesenheit aus einer Höhe von 30 km über der Mondoberfläche.
Asteroiden und äußeres Sonnensystem:
Der einzige andere Planet in unserem Sonnensystem, von dem bekannt ist, dass er Regolith hat, ist Titan, der größte Saturnmond. Die Oberfläche ist bekannt für ihre ausgedehnten Dünenfelder, deren genaue Herkunft jedoch nicht bekannt ist. Einige Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass es sich möglicherweise um kleine Fragmente von Wassereis handelt, die durch das flüssige Methan von Titan erodiert wurden, oder möglicherweise um partikuläre organische Stoffe, die sich in der Atmosphäre von Titan gebildet haben und auf die Oberfläche regneten.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass eine Reihe starker Windumkehrungen, die zweimal während eines einzelnen Saturnjahres (30 Erdjahre) auftreten, für die Bildung dieser Dünen verantwortlich sind, die mehrere hundert Meter hoch sind und sich über Hunderte von Kilometern erstrecken. Derzeit sind sich Erdwissenschaftler noch nicht sicher, woraus der Regolith von Titan besteht.
Die vom Penetrometer der Huygens-Sonde zurückgegebenen Daten deuten darauf hin, dass die Oberfläche möglicherweise tonartig ist. Eine Langzeitanalyse der Daten hat jedoch ergeben, dass sie aus sandähnlichen Eiskörnern bestehen kann. Die Bilder, die die Sonde bei der Landung auf der Mondoberfläche aufgenommen hat, zeigen eine flache Ebene, die mit abgerundeten Kieselsteinen bedeckt ist, die aus Wassereis bestehen können, und deuten auf die Wirkung von sich bewegenden Flüssigkeiten auf ihnen hin.
Es wurde beobachtet, dass Asteroiden auch Regolith auf ihren Oberflächen haben. Dies ist das Ergebnis von Meteoriteneinschlägen, die im Laufe von Millionen von Jahren stattgefunden haben, ihre Oberflächen pulverisiert haben und Staub und winzige Partikel erzeugen, die in den Kratern transportiert werden.
Das Raumschiff NEAR Shoemaker der NASA lieferte Hinweise auf einen Regolith auf der Oberfläche des Asteroiden 433 Eros, der bis heute die besten Bilder des Asteroiden-Regolithen darstellt. Zusätzliche Beweise lieferte die Hayabusa-Mission von JAXA, die klare Bilder des Regolithen auf einem Asteroiden lieferte, der als zu klein angesehen wurde, um ihn festzuhalten.
Bilder, die von den Kameras des optischen, spektroskopischen und Infrarot-Fernbildgebungssystems (OSIRIS) an Bord des Rosetta-Raumfahrzeugs geliefert wurden, bestätigten, dass der Asteroid 21 Lutetia in der Nähe seines Nordpols eine Regolithschicht aufweist, die bei großen Erdrutschen im Zusammenhang mit Schwankungen des Flusses zu sehen war die Albedo der Asteriod.
Um es kurz und bündig zu zerlegen, wo immer es Felsen gibt, gibt es wahrscheinlich Regolithen. Ob es sich um ein Produkt von Wind oder fließendem Wasser handelt oder um die Anwesenheit von Meteoren, die auf die Oberfläche einwirken, guter altmodischer „Schmutz“ ist fast überall in unserem Sonnensystem zu finden. und höchstwahrscheinlich im Universum jenseits…
Wir haben hier im Space Magazine mehrere Artikel über den Regolith des Mondes verfasst. Hier ist eine Möglichkeit, wie Astronauten mit einfachen Küchengeräten Wasser aus dem Regolith des Mondes gewinnen können, sowie ein Artikel über die Suche der NASA nach einem Mondgräber.
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Sie können einen sehr interessanten Podcast über die Entstehung des Mondes aus Astronomy Cast, Episode 17: Woher kam der Mond?
Referenz:
NASA
