Mini-Röntgenteleskop soll Mondoberfläche chemisch kartieren

Die chemische Zusammensetzung der Mondoberfläche ist bis heute nur bruchstückhaft bekannt. Zwar lieferten die Apollo-Missionen und die indische Chandrayaan-Sonde wertvolle Daten, doch eine vollständige Karte fehlt. Der Grund: Herkömmliche Röntgenteleskope sind zu schwer und zu groß für eine Mondumlaufbahn. Zudem sind die Signale in den Polarregionen des Mondes besonders schwach, weil dort weniger Sonnenstrahlung auftrifft.

Forschende der Tokyo Metropolitan University haben nun einen Ausweg gefunden. Sie schlagen ein kompaktes Röntgenteleskop vor, das ursprünglich für die Erforschung der Erdmagnetosphäre entwickelt wurde und weniger als zehn Kilogramm wiegt. Das Gerät nutzt die sogenannte Röntgenfluoreszenz: Wenn Sonnenstrahlung auf die Mondoberfläche trifft, regt sie bestimmte Atome an, die daraufhin charakteristische Röntgenstrahlung aussenden. Aus diesen Signalen lässt sich ableiten, welche Elemente wo vorkommen.

In einer detaillierten Simulation testete das Team um Airi Toida und Professor Yuichiro Ezoe, ob ein solches Teleskop auf einem Mondorbiter tatsächlich eine vollständige Karte erstellen könnte. Das Ergebnis: Bei 300 Sonneneruptionen pro Jahr könnte ein einzelnes Teleskop in zwei Jahren die Verteilung von fünf Elementen – Sauerstoff, Eisen, Magnesium, Aluminium und Silizium – mit einer Rastergröße von 70 mal 70 Kilometern erfassen. Ein Array aus 25 Teleskopen würde die Mission auf ein Jahr verkürzen und die Auflösung auf 30 Kilometer verbessern, zudem ließe sich dann auch Natrium nachweisen.

Die Forschenden betonen, dass der Detektor bereits unter Bedingungen getestet wurde, die härter sind als die Strahlung im Mondorbit. Das spricht für eine lange Lebensdauer der Mission. Sollte das Vorhaben realisiert werden, entstünde die erste vollständige Karte der Elementhäufigkeit auf dem gesamten Mond. Das wäre ein mächtiges Werkzeug, um die geologische Geschichte des Erdtrabanten zu entschlüsseln – und vielleicht auch Hinweise auf die Entstehung des Erde-Mond-Systems zu finden.