Raten Sie mal, wo es „Meer“ gibt, aber kein Wasser? Auf dem Mond. Von Regenmeer, Stillen Meer und Klaren Meer bis hin zu Reichem Meer und Wolkenmeer, von Ariadne Rille bis hin zu Regenbogenbucht und Sturmbucht – auf dem Mond gibt es überall Wasser-bezogene Ortsnamen. Doch die vom US-amerikanischen „Apollo-Programm“ im 20. Jahrhundert gesammelten Mondgesteine waren außerordentlich trocken, trockener als die trockensten Wüsten der Erde. Abgesehen von den Ortsnamen scheint es also keine Verbindung zwischen dem Mond und Wasser zu geben.
Dies hat zur Folge, dass die Möglichkeit, eine langfristige oder sogar permanente Basis auf dem Mond zu errichten, sehr gering ist. Wasser ist ein sehr effizienter, einfach zu verwendender und zu speichernder Trägerstoff für Wasserstoff und Sauerstoff, der den täglichen Bedarf der Menschen decken und als Treibstoff für Raketen sowie für das Transportsystem zwischen der Erde und dem Mond verwendet werden kann. Stellen Sie sich vor, Astronauten, die viele Tage auf dem Mond gearbeitet haben, könnten sich nicht duschen – das wäre schrecklich!
Ohne Wasser auf dem Mond müsste Wasser von der Erde zur Errichtung und zum Betrieb einer Mondbasis transportiert werden, was äußerst kostspielig wäre.
Aber vielleicht ist die Antwort auf das vorherige Rätsel nicht ganz korrekt. Im Gegensatz zu der Erde, die eine Neigung von fast 23,5° zur Ekliptik aufweist, beträgt die Neigung des Äquators des Mondes zur Ekliptik nur etwa 1,5°. Die fast senkrechte Ausrichtung der Rotationsachse zur Ebene der Ekliptik führt dazu, dass einige Gebiete an den Polen des Mondes dauerhaft in Dunkelheit gehüllt sein können. Die japanische Sonde „Mondgöttin“ fand tatsächlich permanente Schattenzonen an den Polen des Mondes. Dort herrschen Temperaturen von etwa 50 Kelvin (-223 °C), und diese Gebiete werden treffend als „Kältefallen“ bezeichnet. Infolgedessen kann Wassereis, das von Meteoriten auf den Mond gebracht wurde, in diesen Kältefallen akkumulieren und dauerhaft erhalten bleiben.
Tatsächlich diskutierten Astronomen bereits seit fast einem halben Jahrhundert, ob es auf dem Mond Eis geben könnte. Aber erst in den frühen 1990er Jahren gab es erste Hinweise, und zwar aus unerwartet viel unwirtlicheren Umgebungen als dem Mond: aus Merkur. Damals nutzten Astronomen Radar, um die Oberfläche von Merkur zu erkunden, und empfingen Echos aus den permanent schattierten Kratern an den Polen des Planeten. Die Eigenschaften dieser Echos deuteten auf eine dicke Eisschicht hin.
Angespornt durch diese „günstigen“ Nachrichten installierten Wissenschaftler 1994 ein Radar an Bord des US-amerikanischen Mondorbiter „Clementine“. Als dieser über den Südpol des Mondes flog, deuteten die reflektierten Signale ebenfalls auf Eis hin. Viele zweifelten jedoch daran. 1998 fand die US-Sonde „Lunar Prospector“, die speziell mit einem Neutronenspektrometer ausgestattet war, um die durch kosmische Strahlung auf die Mondoberfläche auftreffenden Neutronen zu messen, überzeugende Beweise dafür, dass die beiden Polregionen des Mondes reich an Wasserstoff sind, der wahrscheinlich aus dem in den Mondboden eingemischten Eis stammt.
In den letzten Jahren erlebte der Mond eine neue Welle von Explorationsmissionen. Der US-Mondorbiter „Lunar Reconnaissance Orbiter“ fand heraus, dass die Temperaturen in den permanent schattierten Kratern an den Polen des Mondes nur -240 °C betragen. Diese Temperaturen könnten nicht nur Wasser- oder Wassereis für Milliarden von Jahren speichern, sondern machen diese permanent schattierten Gebiete auch zu den kältesten Orten im Sonnensystem. Außerdem entdeckte er Wassersignale in den Kratern in der Nähe des Südpols des Mondes, die stärker waren als erwartet.
Entscheidende Beweise für das Vorhandensein von Wassereis in den permanent schattierten Kratern an den Polen des Mondes lieferte die aktive Mondabsturzsonde „Lunar Crater Observation and Sensing Satellite“. Sie bestand aus zwei Teilen.Das gelang. Der größte Teil davon war die zweite Stufe der „Cosmic God“-Rakete, „Centaur“, und der andere Teil war die „Shepherd“-Sonde. Am 9. Oktober 2009 stürzte die „Centaur“-Rakete mit einer Geschwindigkeit von mehr als 2,4 Kilometern pro Sekunde auf den Kraterrand von Mare Cognitum am Südpol des Mondes. Die „Shepherd“-Sonde beobachtete dies etwa vier Minuten lang. Wenn Atome und Molekülen angeregt werden, geben sie Strahlung mit bestimmten Wellenlängen ab, die von Spektrographen erfasst werden können. Die Nahinfrarot-, sichtbaren und ultravioletten Spektrographen der „Shepherd“-Sonde erfassten die Einschlag-Ejektate. Der Infrarot-Spektrograph erfasste Signale von Wasser, und der Ultraviolett-Spektrograph erfasste Hydroxidionen. Bei dieser Untersuchung wurden 95 Liter Wasser gefunden. Diese Zahl ist nur die Untergrenze der Gesamtwassermenge im Krater. Weitere Analysen zeigten, dass dort noch mehr Wassereis vorhanden ist.