Rätsel der hellen Wirbel auf dem Mond gelöst

Didcot (Großbritannien) – Das hartnäckige Rätsel um die bleichen Flecken auf dem Mond ist wohl gelöst. Mehr als ein Dutzend solcher etliche Kilometer messenden Gebiete sind bekannt, schon seit den Apollo-Missionen vermutete man, dass ihre Existenz etwas mit lokalen Magnetfeldern zu tun hat. Aber niemand konnte bisher eine schlüssige Erklärung für sie liefern. Plasmaforscher haben nun mit Experimenten nachgewiesen, dass spezielle Magnetfelder zusätzlich ein elektrisches Feld erzeugen, wenn der Sonnenwind auf sie trifft. Hierdurch schirmen sie die kosmische Strahlung sehr viel effektiver ab als durch den magnetischen Effekt allein. Ursprünglich war die gesamte Mondoberfläche weiß und ist nur durch den Beschuss mit kosmischer Strahlung im Lauf der Jahrmillionen immer dunkler geworden. Die Forschungsergebnisse, die im Fachblatt „Physical Review Letters“ erschienen sind, könnten auch als Grundlage für Schutzschilde gegen kosmische Strahlung bei künftigen bemannten Raummissionen dienen.

Schwarz-weiß Bild der Mondoberfläche, rechts ist ein kreisrunder Krater zu sehen, links ein weißer, unregelmäßiger Fleck, der noch länger ist als der Krater.
Der helle Wirbel Reiner Gamma

„Die aktive Kraft, die die Teilchen des Sonnenwindes ablenkt, ist elektrisch, nicht magnetisch“, erklärt Ruth Bamford vom Rutherford Appleton Laboratory im britischen Didcot. „Worauf es ankommt, ist nicht so sehr die Gesamtgröße des magnetischen Feldes, sondern wie schnell es stärker wird.“ Denn im Sonnenwind sind sowohl Elektronen als auch Protonen enthalten. Die leichten, negativ geladenen Elektronen werden durch das Magnetfeld schnell abgelenkt, die schweren, positiv geladenen Protonen dringen zunächst tiefer ein. Hierdurch kommt es zu einer Ladungstrennung, die ein elektrisches Feld erzeugt. Dieses Feld wiederum schirmt dann auch die schweren Protonen ab. Mit Hilfe einer Art Plasma-Windkanal konnten die Forscher den Sonnenwind simulieren und den Effekt an einem Magneten studieren. Das elektrische Feld legt sich wie ein dünner Schirm um den Magneten und hält so das Plasma auf Distanz. Auf der Mondoberfläche sind es spezielle Formationen magnetischen Gesteins, die die geschützten Bereiche erzeugen.

Die kosmische Strahlung und der Sonnenwind, vor allem bei starken Ausbrüchen der Sonne, sind tödliche Gefahren für alle Astronauten, die sich aus dem schützenden Bereich des Erdmagnetfelds hinauswagen. Die Erde besitzt ein großes Magnetfeld, das sowohl den Sonnenwind wie auch die meiste kosmische Strahlung abschirmt. Die Besatzung der Internationalen Raumstation ist noch gut geschützt. Auf dem Weg zum Mars aber müssten Astronauten Jahre außerhalb dieses Schutzes verbringen. Ein großes Magnetfeld künstlich an Bord eines Raumschiffs zu erzeugen, das ähnlich zuverlässigen Schutz bietet, ist allerdings wegen der Größe und des Energieaufwand nicht so einfach zu bewerkstelligen. Das nun entdeckte Prinzip könnte kleinere, exakt auf die Bedürfnisse zugeschnittene Schutzschilde ermöglichen, so Bamford: „Wenn man es erst einmal verstanden hat, kann man es auch optimieren. Die Technologie an sich ist nicht besonders schwierig.“ Ein Problem wird jedoch weiterhin sein, die besonders durchdringenden hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strahlung abzuschirmen.