Das Dilemma der Erforschung des Mondes: Experten sagen, dass eine Kontamination unvermeidlich ist

Eine neue Studie warnt davor, dass Mondlandungen das älteste Eis des Mondes kontaminieren könnten. Methan aus Raketen verteilt sich schnell und sammelt sich in Regionen an, die für die Wissenschaft von entscheidender Bedeutung sind.

Darstellung der Landefähre Argonaut, die Methan auf die Mondoberfläche abgeben würde. Bildquelle: ESA.

Die Weltraumforschung ist seit Jahrzehnten von einem ungelösten Spannungsfeld geprägt: Um andere Welten zu erforschen, müssen Infrastrukturen geschaffen werden, doch genau dieser Prozess verändert sie. Dadurch geht ein Teil ihres wissenschaftlichen Wertes oder ihres „ursprünglichen“ Zustands verloren – was viele als irreversiblen Schaden betrachten. Eine neue Studie legt nun nahe, dass im Falle des Mondes das Problem weitaus gravierender sein könnte als bisher angenommen.

Eine in JGR Planets veröffentlichte Studie unter der Leitung von Francisca Paiva, Physikerin am Instituto Superior Técnico, und Silvio Sinibaldi, Leiter des Bereichs Planetenschutz bei der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), analysierte die Auswirkungen von Methan, das von Mondlandefähren freigesetzt wird. Ihre Schlussfolgerungen stellen eine dringende Herausforderung für die Pläne dar, langfristig auf den natürlichen Satelliten der Erde zurückzukehren.

Methan und das Eis, das die Geschichte des Sonnensystems bewahrt

Die Studie konzentriert sich auf Methan, eines der wichtigsten Abgase, die beim Abstieg und Aufstieg von Mondlandefähren verwendet werden. Diese organische Verbindung könnte über die Mondoberfläche wandern und sich schließlich in den sogenannten permanent beschatteten Regionen (PSRs) ansammeln.

Diese Gebiete, die sich hauptsächlich an den Polen befinden, erhalten niemals direktes Sonnenlicht und enthalten Eis, von dem man annimmt, dass es seit der Entstehung des Sonnensystems nahezu unberührt ist. Für Wissenschaftler sind diese Ablagerungen natürliche Archive, die Aufschluss darüber geben könnten, welche präbiotischen Moleküle vor der Entstehung des Lebens auf der Erde existierten.

Ein beunruhigendes Modell: Kontamination unabhängig vom Ort der Landung

Paiva und Sinibaldi entwickelten ein Modell, um zu simulieren, wie Methan vom Landeplatz eines Landers wie Argonaut, dem für 2030 geplanten zukünftigen Mondfahrzeug der ESA zur Unterstützung des Artemis-Programms, wandern würde. Das Ergebnis war eindeutig: Unabhängig vom Landeort würden mehr als 50 % des während des Abstiegs freigesetzten Methans in einem PSR landen.

Dies stellt ein ernstes Problem für die wissenschaftliche Forschung dar. Jedes Mal, wenn ein Forscher Methan in einer Eisprobe nachweist, muss er sich fragen, ob es sich um einen Überrest alter präbiotischer Chemie handelt oder einfach um eine Verunreinigung durch eine moderne Rakete.

Das Modell zeigte sogar, dass eine Landung an einem Pol Methan zum gegenüberliegenden Pol transportieren kann. Bei einer Landung am Südpol würden etwa 42 % des Methans in den südlichen PSRs und 12 % in den nördlichen PSRs landen. Praktisch gesehen wäre also kein Ort auf dem Mond sicher.

Schnelle und tiefgehende Kontamination

Am alarmierendsten ist die Geschwindigkeit dieses Prozesses. Die durchschnittliche Zeit, die ein Methanmolekül benötigt, um vom Südpol zum Nordpol zu gelangen, beträgt nur 32 Erdentage. Die vollständige Simulation, die damit endete, dass mehr als die Hälfte des Methans in PSRs gebunden war, erstreckte sich über nur sieben Mondtage – was etwa sieben Monaten auf der Erde entspricht.

Diese Verunreinigungen zu entfernen, wäre nicht einfach. Im Gegensatz zu terrestrischem Eis ist Mond-Eis sehr porös. Methan könnte in tiefere Schichten eindringen und sich von Verbindungen, die vor Milliarden von Jahren abgelagert wurden, nicht mehr unterscheiden lassen. Darüber hinaus unterliegt die Mondoberfläche einer ständigen „Umwälzung“ durch Mikrometeoriteneinschläge, die den Boden aufwirbeln und die Schichten vermischen, was die chronologische Interpretation der Proben zusätzlich erschwert.

Regeln in der Diskussion und ein Rennen, das voranschreitet

PSRs wirken aufgrund ihrer extremen Temperaturen, die auf einige zehn Kelvin sinken, wie echte Fallen für diese Moleküle. Unter solch kalten Bedingungen verliert Methan Energie und wird im Regolithen eingeschlossen. Ironischerweise sind die für die Wissenschaft wertvollsten Standorte auch die anfälligsten.

Die Autoren argumentieren, dass die aktuellen Planeten-Schutzregeln des Ausschusses für Weltraumforschung (COSPAR) unzureichend sind. Heute fallen Missionen, die auf PSRs abzielen, unter die Kategorie IIb, die lediglich die Angabe der an Bord befindlichen organischen Materialien vorschreibt, ohne einen wirksamen Schutz der Standorte zu gewährleisten.

Angesichts der rasanten Ausweitung der Mondprogramme gibt es noch Spielraum, um Protokolle zum Schutz dieser einzigartigen Umgebungen zu überdenken. Die Herausforderung wird darin bestehen, einen Konsens zwischen Regierungen, Behörden und privaten Unternehmen zu erzielen. Experten warnen, dass Studien wie diese entscheidend dazu beitragen könnten, zu verhindern, dass der neue Wettlauf zum Mond unwiederbringliche Hinweise auf unsere Ursprünge auslöscht.

Quellenhinweis:

Paiva F. and Sinibaldi S., Can Spacecraft-Borne Contamination Compromise Our Understanding of Lunar Ice Chemistry? JGR Planets. 2025. https://doi.org/10.1029/2025JE009132