Sternengeschichten   /     Sternengeschichten Folge 565: Regolith - Der Boden ├╝ber unseren F├╝├čen

Description

In der Astronomie schaut man nach oben. Aber ab und zu muss man auch nach unten sehen, besonders wenn man auf dem Mond steht. Was es da zu sehen gibt, erfahrt ihr in der neuen Folge der Sternengeschichten. Wer den Podcast finanziell unterst├╝tzen m├Âchte, kann das hier tun: Mit PayPal (https://www.paypal.me/florianfreistetter), Patreon (https://www.patreon.com/sternengeschichten) oder Steady (https://steadyhq.com/sternengeschichten)

Subtitle
Staub ist mehr als nur Dreck
Duration
654
Publishing date
2023-09-22 05:00
Link
https://sternengeschichten.podigee.io/565-sternengeschichten-folge-565-regolith-der-boden-uber-unseren-fussen
Contributors
  Florian Freistetter
author  
Enclosures
https://audio.podigee-cdn.net/1215018-m-5861d86a2d118d568c04021f7bafca33.mp3?source=feed-scienceblogs
audio/mpeg

Shownotes

Staub ist mehr als nur Dreck

Sternengeschichten Folge 565: Regolith - Der Boden ├╝ber unseren F├╝├čen

"Erinnert euch daran, nach oben zu den Sternen zu blicken ÔÇô und nicht nach unten auf eure F├╝├če" - das hat Stephen Hawking in seiner letzten Videobotschaft, kurz vor seinem Tod im M├Ąrz 2018 gesagt. Und diesem Zitat kann ich nat├╝rlich nur zustimmen. Allerdings kann es sich durchaus auch lohnen nach unten auf die F├╝├če zu sehen. Ganz besonders dann, wenn diese F├╝├če nicht auf der Erde stehen, sondern auf dem Boden eines anderen Himmelsk├Ârpers.

Und genau das ist das Thema dieser Folge der Sternengeschichten. Es geht um den Boden ├╝ber unseren F├╝├čen; den Boden anderer Himmelsk├Ârper und insbesondere den Boden des Mond. Dort sind ja tats├Ąchlich schon menschliche F├╝├če gestanden. Und vielleicht fragt sich jetzt der eine oder die andere: Ok, sch├Ân und gut - aber was soll man da gro├č erz├Ąhlen k├Ânnen? Boden ist Boden, egal ob auf der Erde, dem Mond oder dem Mars. Am Mond ist der Boden halt grau und ohne Pflanzen und man braucht einen Raumanzug, wenn man darauf rumlaufen will. Aber was soll da eine ganze Podcastfolge f├╝llen?

Nun, so einfach ist die Sache nicht. Nehmen wir den Mond: Als in den 1960er Jahren die ersten Versuche gemacht wurden, dort zu landen - zuerst mit Raumsonden und sp├Ąter dann auch mit Raumkapseln aus denen Menschen aussteigen sollten - da war man sich nicht wirklich sicher, was einen dort erwartet. Man bef├╝rchtete zum Beispiel, dass das Apollo-11-Raumschiff nicht landen, sondern einfach in einer meterdicken Schicht aus lockerem Staub versinken k├Ânnte. Das klingt komisch, aber wir m├╝ssen uns nur einmal ├╝berlegen, was "Boden" eigentlich sein soll. Wenn man das genau wissen will, dann ist das eine ziemlich komplexe Angelegenheit. Auf der Erde ist da zuerst mal die Gesteinskruste des Planeten, aber als "Boden" bezeichnet man eigentlich nur die oberste Schicht dieser Kruste. Und wie die beschaffen ist, h├Ąngt ganz deutlich von den Eigenschaften des Planeten selbst ab. Lassen wir mal die Stellen beiseite, an denen die Erdoberfl├Ąche tats├Ąchlich aus nacktem Gestein besteht; Gebirge, und so weiter. Dann ist die Beschaffenheit des restlichen Bodens, vereinfacht gesagt, durch die Anwesenheit von Leben, Wasser und Wetter gepr├Ągt. Wind und Wetter erodieren das Gestein, zerbr├Âckeln es, Fl├╝sse transportieren diese St├╝cke durch die Gegend und wir kriegen zum Beispiel Boden der aus Sand besteht. Oder wir kriegen die Art von Boden, die wir "Erde" nennen, wenn Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen darin leben und mit ihrem Stoffwechsel das Gestein langsam aber sicher zu Erdboden machen.

Aber auf dem Mond gibt es kein Wetter, es gibt kein flie├čendes Wasser und es gibt keine Lebewesen. Wieso sollte man dort etwas anderes finden, als Gestein? Man kann ja auch schon mit kleinen Teleskopen sehen, dass dort ├╝berall Krater sind. Und in meterdicken Staubschichten kriegt man keine Krater. Aber wie ich schon gesagt habe: So einfach ist es nicht. Ja, am Mond sind Krater. Aber genau diese Krater sagen uns, dass auf dem Mond im Laufe der Zeit jede Menge Asteroiden eingeschlagen haben. Mehr noch: Wir wissen, dass der Mond keine Atmosph├Ąre hat, so wie die Erde. Die Erdatmosph├Ąre sorgt daf├╝r, dass nur die sehr gro├čen Felsbrocken aus dem All auf dem Erdboden einschlagen k├Ânnen. Die kleineren brechen in der Atmosph├Ąre auseinander. Auf dem Mond findet das nicht statt; alles, was aus dem All kommt, kommt auch bis zur Mondoberfl├Ąche durch und trifft dort mit Geschwindigkeiten bis zu 25 Meter pro Sekunde auf. Gro├če Asteroiden, die gro├če Krater schlagen ebenso wie winzige interplanetare Gesteinsbrocken die nur ein paar Zentimeter oder Millimeter gro├č sind. Und auch die verursachen Krater. Kleine Krater, aber eben trotzdem Krater, weil nichts da ist, was sie bremmst. Und dann gibt es auch noch die kosmische Strahlung, also vor allem die geladenen Teilchen die die Sonne aus ihren ├Ąu├čersten Schichten hinaus ins All schleudert. Auch davor sch├╝tzt uns auf der Erde die Erdatmosph├Ąre; der Mond wird dagegen voll davon getroffen. Und auch diese kosmische Strahlung kann das Gestein der Mondoberfl├Ąche verwittern.

Wir haben also den Mond, mit einer felsigen Oberfl├Ąche und ohne sch├╝tzende Atmosph├Ąre. Die Mondoberfl├Ąche ist seit 4,5 Milliarden Jahren dem Bombardement von Asteroiden und kosmischer Strahlung ausgesetzt. Was passiert mit Felsen, wenn man sie ein paar Milliarden Jahre lang mit gro├čen und kleinen H├Ąmmern bearbeitet? Sie werden zu Staub! Die Frage, die man sich in den 1960er Jahren gestellt hat, war die nach der Dicke dieser Staubschicht. Es war klar, dass der Mond nicht komplett mit Staub bedeckt ist; es gab auch Regionen mit festerem Gestein; voller Krater und ├╝bers├Ąht mit riesigen Felsbrocken - das konnte man ja von der Erde aus sehen. Aber das waren genau die Gegenden, in denen man eigentlich nicht landen wollte. Man wollte eine Region in der m├Âglichst nichts war, was die Landung behindern k├Ânnte. Und das waren genau die Ebenen, auf denen unter Umst├Ąnden dicke Staubschichten ein Raumschiff verschlucken k├Ânnten.

Ob das wirklich passieren w├╝rde oder nicht, h├Ąngt unter anderem auch davon ab, wie "fluffig" der Staub ist, also wie gut die Staubk├Ârner zusammenhalten - oder eben nicht. Aber das wusste man damals nicht. Die ersten Raumsonden, die in den 1960er Jahren auf dem Mond landeten, lieferten gute Hinweise, dass die Staubschicht nur ein paar Zentimeter dick ist, aber man konnte nicht ausschlie├čen, dass es in anderen Gegenden vielleicht anders ist. Und wenn man sich die Landest├╝tzen der Apollo-Raumschiffe ansieht, dann erkennt man auch, dass man diese Gefahr nicht ganz abgeschrieben hatte. Die Landebeine hatten unten gro├če Scheiben montiert mit einem Durchmesser von jeweils fast einem Meter. Ihr Zweck: Zu verhindern, dass die Landef├Ąhre zu sehr in der Staubschicht einsinkt.

Ist sie dann aber ja nicht. Wir wissen heute, dass die Staubschicht auf dem Mond tats├Ąchlich nur ein paar Zentimeter dick ist. Beziehungsweise ist sie durchaus deutlich dicker, so wie man es nach Milliarden von Jahren an mechanischer Einwirkung erwarten w├╝rde. Aber man sinkt eben nur ein paar Zentimeter ein. Und es wird langsam Zeit, diese Staubschicht bei ihrem korrekten Namen zu nennen: Regolith. Der Regolith auf dem Mond war aber auch nach der erfolgreichen Landung nicht unproblematisch. Man war nat├╝rlich zuerst einmal wissenschaftlich daran interessiert und tats├Ąchlich bestand einer der ersten Aktionen, die Neil Armstrong nach seinem Ausstieg aus der Landef├Ąhre durchgef├╝hrt hat, darin, ein bisschen Mondstaub in einen Beutel zu f├╝llen und in seiner Tasche zu verstauen. Selbst wenn man jetzt aus irgendwelchen Gr├╝nden sofort wieder starten w├╝rde m├╝ssen, h├Ątte man zumindest irgendwas vom Mond mitgebracht. Am Ende hat man ja sehr viel mehr zur Erde transportiert; nicht nur Felsbrocken sondern auch Staub. Zum Teil hat man den Staub absichtlich gesammelt, zum Teil aber unabsichtlich mitgenommen. Wenn man sich die Bilder der Apollo-Astronauten ansieht, dann erkennt man deutlich, wie schmutzig ihre wei├čen Raumanz├╝ge sind. Das liegt daran, dass der feine Regolith elektrostatisch geladen ist und deswegen extrem gut an der Kleidung haftet. Deswegen wissen wir auch, wie Mondstaub riecht: Als sich die Astronauten nach ihrem Einsatz umgezogen haben, konnten sie den Geruch an ihren Raumanz├╝gen feststellen und waren einhellig der Meinung, es w├╝rde nach abgebrannten Schwarzpulver riechen, also ein wenig so wie nach einem Feuerwerk.

Staub, der ├╝berall haften bleibt ist allerdings auch ein Problem; nicht nur wenn man hier auf der Erde eine saubere Wohnung haben will. Im Weltraum kann es wirklich schwierig werden, zum Beispiel weil helle Oberfl├Ąche durch den Staub dunkel werden, wodurch sie sich dann st├Ąrker aufheizen, als sie es tun sollten. Die Staubk├Ârner werden auch nicht durch Wind und Wetter abgeschliffen und sind zum Teil recht kantig, und deswegen besonders gut darin, Oberfl├Ąchen und andere Komponenten durch Abrieb zu sch├Ądigen. Ebenso wie die Lungen und den Rest des K├Ârpers der Menschen, die diesen Staub einatmen. Das ist bei Mondstaub noch gef├Ąhrlicher als bei irdischem Staub. Eben weil die K├Ârnchen so kantig sind, haben sie eine gr├Â├čere Oberfl├Ąche als runde Staubk├Ârner und k├Ânnen deswegen besser chemisch reagieren. Die gesundheitlichen Folgen sind also tendenziell gr├Â├čer als bei Staub von der Erde.

Neben diesen negativen Auswirkungen ist der Mondstaub aber auch etwas, mit dem wir uns auseinander setzen k├Ânnen beziehungsweise m├╝ssen, wenn wir in Zukunft vielleicht dauerhafte Siedlungen auf dem Mond errichten wollen. Daf├╝r brauchen wir Baumaterial und es w├Ąre besser, wir finden es vor Ort als das wir es von der Erde ins All fliegen m├╝ssen. Ein Vorschlag ist "Mondbeton" oder "Lunarcrete" bzw. "Mooncrete, so wie Beton auf der Erde, nur mit Regolith. Entsprechende Experimente wurden mit - sehr geringen Mengen - an echtem Mondstaub gemacht und waren recht erfolgreich. Dieses Material ist hitzbest├Ąndig und kann die Temperaturextreme auf dem Mond aushalten; es kann die radioaktive Strahlung aus dem Weltall abwehren - ist aber nicht luftdicht. Ob wir in Zukunft wirklich in H├Ąusern aus Mondbeton wohnen, wird sich erst zeigen m├╝ssen. Aber wenn, dann wollen wir auf dem Mond vielleicht auch Pflanzen z├╝chten. Das geht in irdischem Boden vergleichsweise einfach, weil die Mikroorganismen ihn ausreichend mit N├Ąhrstoffen angereichert haben. Beim Mondstaub muss man die extra hinzuf├╝gen, aber wenn man das macht, dann k├Ânnen dort tats├Ąchlich Pflanzen wachsen, wie ein Experiment 2022 erstmals gezeigt hat.

Es g├Ąbe noch viel mehr ├╝ber den Boden des Mondes zu erz├Ąhlen und noch viel mehr ├╝ber den Boden des Mars. Dort waren zwar noch keine Menschen unterwegs, aber das kommt ja vielleicht noch. Auch dort ist alles voll mit Regolith, aus fast den selben Gr├╝nden wie beim Mond. Wir wissen, dass wir nicht darin versinken w├╝rden. Aber wenn wir irgendwann dauerhaft auf dem Mars leben wollen, dann m├╝ssen wir auch hier ├╝berlegen, wie wir aus dem Regolith einen echten Erdboden machen k├Ânnen, der Pflanzen ern├Ąhert und dort wachsen l├Ąsst.

Die Sterne sind wichtig. Aber der Boden eben auch. Im Sinne von Stephen Hawking beende ich diese Folge also mit: "Erinnert euch daran, nach oben zu den Sternen zu blicken ÔÇô und auf den Boden ├╝ber euren F├╝├čen".