GRAIL ist das Gravity Recovery and Interior Laboratory der NASA. Das Labor befindet sich aber nicht irgendwo in einer Universität auf der Erde, sondern im All. Es besteht aus zwei Raumsonden, die “Ebbe” und “Flut” genannt werden und die den Mond umkreisen. Beziehungsweise umkreist haben. Denn die Mission ging am 17. Dezember 2012 zu Ende.

Grails Aufgabe war es, das Schwerefeld des Mondes zu vermessen. Denn nicht an jedem Punkt über der Mondoberfläche herrscht die gleiche Anziehungskraft. An manchen Stellen ist sie stärker, an manchen ist sie schwächer. Das ist auch bei der Erde so. Dort wo sich zum Beispiel Berge befinden ist die Kruste dicker; es ist mehr Material vorhanden und es kann eine größere Anziehungskraft ausüben. Bei einem Krater ist es umgekehrt; hier ist die Kruste dünner. Aber auch Unregelmäßigkeiten im Inneren der Himmelskörper können das Schwerefeld beeinflussen. Wer ganz genau wissen will, wie solche Untersuchungen angestellt werden und was man daraus lernen kann, dem empfehle ich dringend diesen Artikel von Emily Lakdawalla.

Will man mehr über das Innere des Mondes und seine Entstehungsgeschichte wissen, dann braucht man solche Daten. Sie schauen aber auch einfach nur schön aus, wie dieses Bild der NASA zeigt:

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Das ist der Mond. Blau sind Regionen geringere Schwerkraft; rot zeigt an wo sie stärker ist. Man erkennt wunderbar die vielen Krater und Berge, die der Mond hat. Hier gibt es das ganze nochmal als Video:

Aber wie gesagt. Die Mission ist vorbei und die Daten werden ausgewertet. Bevor es aber mit GRAIL zu Ende ging, lieferten Ebbe und Flut noch einen letzten Blick in das Innere des Monds. Buchstäblich, denn die beiden Sonden kollidierten mit unserem Nachbarn. Nicht aus Versehen; man GRAIL absichtlich so “entsorgt”. Einmal, um noch ein paar letzte Daten gewinnen zu können. Denn die beiden Sonden schlugen bei ihrem Absturz natürlich neue Krater und man konnte so beobachten, wie das Material unter der Oberfläche des Mondes beschaffen ist. Man wollte aber auch verhindern, dass die Sonden irgendwann unkontrolliert abstürzen und dabei vielleicht den Landeplatz von Apollo-11 oder die anderen “historischen” Plätze auf dem Mond zerstören.

Natürlich waren es nur vergleichsweise kleine Einschläge. Ebbe und Flut waren nur knapp einem Meter groß und wogen nur 200 Kilogramm. Die Krater, die sie schlugen, waren nur knapp 5 Meter groß. Aber doch noch groß genug, um den Einschlag beobachten zu können. Die Aufnahmen wurden vom Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) gemacht, der sich im Orbit um den Mond befindet. So sehen sie aus:

Überraschend ist die Farbe des ausgeworfenen Materials. Eigentlich sollte das weiß sein. Denn der Mond hat keine Atmosphäre und ist ständig dem Sonnenwind und den Mikrometeoriten ausgesetzt. Das Material an der Oberfläche, der Regolith ist daher stark verwittert und er reflektiert das Licht nicht mehr so gut, wie frischer Mondstaub der geschützt unter der Oberfläche lag. Der Einschlag hätte eigentlich genau dieses frische Material an die Oberfläche befördern sollen. Warum ist hier also alle dunkel? Tja, das weiß man noch nicht. Vielleicht war es Kohlenstoff der Sonden selbst (das Material aus dem sie entstehen enthält Kohlenstoff) der beim Einschlag verteilt und den Mondstaub dunkel gefärbt hat. Vielleicht gibt es aber auch einen anderen Grund. Die Oberfläche des Mondes mag uns zwar sehr vertraut sein, weil wir sie fast jede Nacht am Himmel sehen können. Aber bis auf eine Handvoll Menschen die den Mond vor fast einem halben Jahrhundert besucht haben, hatte niemand Gelegenheit, sich die Sache näher anzusehen. Es wäre überraschend, wenn es dort keine Überraschungen mehr geben würde…

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Kommentare (7)

  1. #1 JJ
    21. März 2013

    Wie groß muss ich mir die Aufprallgeschwindigkeit und -Winkel vorstellen?
    Sind die Sonden da richtig rauf gekracht oder bei der geringen Anziehungskraft eher hinab geglitten? Ich frage, weil mir die Kratergröße eher zierlich erscheint.
    Dank & Gruß

  2. #2 Emanuel
    Wien
    21. März 2013

    Hat jemand zufällig eine Ahnung: gibt es von der Erde ebenfalls ein ähnliches Bild oder Video wie vom Mond in Bezug auf die Schwerkraft?

  3. #3 Florian Freistetter
    21. März 2013

    Emanuel: ja gibt es.das berühmte Kartoffel-bild. Bin aber grade unterwegs und find den link nicht.

  4. #4 Alderamin
    21. März 2013

    @JJ

    Die Kreisbahngeschwindigkeit des Mondes ist ca. 1,6 km/s, und mit diesem Tempo sind die Sonden in sehr flachem Winkel eingeschlagen (wie man auch an der Richtung des ausgeworfenen Materials sieht). Man hat einfach den mondnächsten Punkt der Bahn (Periselenium?) durch eine kleine Bahnkorrektur ein wenig unter die Mondoberfläche gelegt, und so sind die Sonden dann auf ihrer Ellipsenbahn mit dem Mond beinahe tangential kollidiert.

    Bei 200 kg Masse und dieser Geschwindigkeit etwa die Wucht eines sehr großen Artilleriegeschosses, würde ich sagen.

  5. #5 Florian Freistetter
    21. März 2013

    @JJ: Der Einschlag war sehr flach – hier ist ein Bild das die Flugbahn der Sonden zeigt: http://lroc.sese.asu.edu/news/uploads/LROCiotw/nasa-crash-moon-probes-grail-path_62475_600x450.jpg

  6. #6 JJ
    21. März 2013

    Dank Euch beiden!
    Coole Grafik

  7. #7 DeLuRo
    21. März 2013

    @Emanuel #2: “…von der Erde ebenfalls ein ähnliches Bild…”

    Google hat ganz ohne Zufall “eine Ahnung” — eine Suche nach “erde kartoffel” bringt ein paar schöne Bilder und wohl auch ein Video.

    GRAIL ist und war ja nicht das einzige Experiment dieser Art, denn es gibt z.B. auch noch das analoge Schwerefeldexperiment GRACE mit den Satelliten Tom und Jerry. Hier ein Artikel aus “Welt der Physik” dazu, mit Kartoffelbild (ganz unten).