Chang’e 5 (Mondlander und Probenrückführung) auf CZ-5

Neues Mineral auf dem Mond gefunden

Es gibt eine neue Art von Mondmineral namens Changesit-(Y), ein Phosphatmineral in säulenförmiger Kristallform, das in 140.000 Mondprobenpartikeln gefunden wurde.
Nach Angaben des Uranforschungsinstituts in Peking hatte die Mineralprobe die Form eines Einkristalls mit einem Durchmesser von 10 Mikrometern.                                               Quelle: CSF




Bilder der Proben mit dem neuen Mineral Changesit-(Y) 嫦娥石                    Fotos: CSF

Die Empirische Formel vom neuen Mineral Changesit-(Y) ist : Ca₉NaMg(PO₄)₇ und gehört zu den Merrilliten.

Gruß, HausD

Mondboden von Chang'e 5 enthüllt Geheimnis

嫦娥五号月壤，揭示一大谜团！
 Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus China analysierte Mondproben, die von der chinesischen Chang'e-5-Mission zur Erde gebracht wurden, und schlug einen neuen Mechanismus vor, wie sich vor 2 Milliarden Jahren junge Vulkane auf einem abkühlenden Himmelskörper bildeten.

Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass der erhöhte Gehalt an Wasser oder radioaktiven Elementen im Mondinneren in einem späten Stadium der Existenz des Erdtrabanten zu vulkanischen Phänomenen führen könnte.

Laut Chang'e-5 war die Quellregion des Mondmantels jedoch trocken und enthielt kein wärmeerzeugendes Material.

Eine am 22.10.2022 in der Zeitschrift Science Advances veröffentlichte Studie zeigte, dass eine Senkung des Schmelzpunkts des Mantels aufgrund des Vorhandenseins niedrigschmelzender Komponenten einen jungen Mondvulkanismus erzeugt haben könnte.
        Bild: https://images.raumfahrer.net/up080438.jpg
 vor 38-31  Milliarden Jahren
                   vor 20  Milliarden Jahren
 Chang'e-5

Gruß, HausD

Hej, da kann was nicht stimmen. Wenn das Universum 13,8 Mrd Jahre alt ist, kann kein Vulkanismus vor 20-30 Mrd Jahre auf dem Mond erfolgen. Evtl. handelt es sich um Mio. Jahre???

Gruß Ct. Kirk

Ich denke eher, daß da ein Komma fehlt. 38-20 Millionen Jahre wäre viel zu jung, da gab es auf dem Mond keine Vulkane mehr.

Ich denke eher, daß da ein Komma fehlt.

Ja, sieht so aus. Zitat aus dem Artikel in "Science Advances":

Mare basalts returned by the Apollo and Luna missions indicated that lunar volcanism was concentrated between ca. 3.8 and 3.1 billion years (Ga) ago [...], with the youngest dated volcanism at 2.9 to 2.8 Ga ago [...]. The new mare basalt samples returned by the Chang’E-5 (CE5) mission, however, extend the eruption ages of lunar volcanism to ca. 2.0 Ga ago [...].

Habe versucht, die Zahlen fett hervorzuheben, klappt irgendwie nicht.

Quelle: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn2103

Dezimalzeichen scheinen im Chinesischen anders dargestellt zu werden, zumindest in der in #676 zitierten Grafik?

... auf dem Bild steht ohne Komma in Chin:
 38-31 亿年前    das  : vor 38-31 Milliarden Jahren bedeuten würde...

... aber auch bei getrennter Schreibweise der
           chin . Zeichen :    38-31 * 100 Millionen Jahren   heissen kann,
und das wäre dann   :   3,8-3,1 Milliarden Jahren ...

Danke für die Aufmerksamkeit, HausD

Nachdem im August 2023 von China die internationale Untersuchung der Proben freigegeben wurde, haben jetzt die amerikanischen NASA*-Wissenschaftler von ihrer Regierung die Erlaubnis erhalten sich daran zu beteiligen.
Dies öffnet möglicherweise ein Fenster zu engerer Zusammenarbeit und Probenaustausch späterer Missionen.
Die Mondproben der Apollo-Ära sind aus einem relativ begrenzten Gebiet und der Zugang zu chinesischen Proben könnte auch dem Artemisprogramm zugute kommen

* Nachtrag

https://spacenews.com/nasa-researchers-get-permission-to-apply-for-chinas-moon-samples

Die internationale Untersuchung der Proben war von Anfang an freigegeben. Einer der ersten Wissenschaftler überhaupt, der damit gearbeitet hat (er bekam die Proben im Rahmen des regulären Vergabeprozesses am 12. Juli 2021) war Alexander Nemchin von der australischen Curtin University. Er und seine Kollegen von der Akademie für Geowissenschaften des Chinesischen Amts für geologische Untersuchungen waren es, die den Vulkanismus auf dem Mond vordatiert und damit die gesamte geologische Welt ins Chaos gestürzt haben. Massenhaft weitere australische, britische, amerikanische(!) und schwedische Wissenschafter findest Du, wenn Du hier auf "Authors Info & Affiliations" klickst:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl7957


Bild: Akademie für Geowissenschaften

Ich bin da auch noch woanders fündig geworden, allerdings hier wohl nur chinesische Autoren. (Ross Mitchel arbeitet auch in China)

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn2103

Das Wolf Amendment vom 15. April 2011 wird oft fehlinterpretiert. Es verbietet nicht die Kooperation von Amerikanern mit Chinesen (das ist vorauseilender Gehorsam und Angst vor Mobbing), sondern nur die Kooperation von amerikanischen Behörden mit chinesischen Einrichtungen. Die an der oben erwähnten Studie ebenfalls beteiligten Brown University, Washington University in St. Louis, University of Notre Dame und University of Colorado Boulder sind alles keine Behörden. Die NASA schon. Daher musste sie die Zensoren erst um Erlaubnis bitten, bevor sie mit diesen heimtückischen, bösartigen und hinterlistigen Chinesen Kontakt aufnahm.

In Frankreich geht das viel entspannter. Da hat der Direktor der Nationalen Raumfahrtbehörde Chinas den Mondstaub persönlich ausgeliefert:


Bild. CNSA

Danke für die Klarstellung Renart.

Obwohl ich glaube, daß diese Einschränkungen der Zusammenarbeit doch ein bischen weiter gehen, zumindest sobald sensible Informationen betroffen sind, werden die Amerikaner da ganz genau hinschauen wer da mit wem auf welche Art und Weise zusammenarbeitet.

Was Du meinst, sind die "International Traffic in Arms Regulations", die nicht international, sondern amerikanisch sind:
https://de.wikipedia.org/wiki/International_Traffic_in_Arms_Regulations

Daran ist zum Beispiel die Mitnahme des "emiratischen" Rovers Raschid 2 auf der chinesischen Mondsonde Chang’e 7 gescheitert - der Rover war natürlich nicht emiratisch sondern sollte aus amerikanischen Komponeten in Dubai nur zusammengebaut werden.

Sowohl ITAR als auch Wolf Amendment sind übrigens ein Förderprogramm für die chinesische Raumfahrtindustrie. Auf diese Art brauchen sie nicht mit SpaceX zu konkurrieren - die chinesischen Satellitenbetreiber können nur chinesische Raketen nutzen

Hier ist ein neues Video mit einem Zusammenschnitt von Aufnahmen der Bordkameras während der Mission:



Diesen Sommer wird es bei Chang'e 6 im Prinzip genauso laufen. Bei 0:40 kann man schön sehen, wie die Aufstiegsstufe erst mit Federkraft hochgeschleudert wird und erst kurz danach das Triebwerk zündet.

Interessant ist auch die 2017 gebaute Anlage, auf der sowohl Landung als auch Rückstart bei 1/6 g erprobt wurden:


Bild: CNSA

Das Ding besitzt eine Spannweite von 100 m und eine Höhe von 110 m:
https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab446/info68750.htm

In den USA gab es seinerzeit für das Apollo-Programm etwas Ähnliches.

Am 25. und 26. April müssen die Antragsteller für weitere Bodenproben in Wuhan ihre Forschungsvorhaben präsentieren:
https://m.weibo.cn/detail/5021248171542660

Bei den chinesischen Bewerbern fällt das der China National Nuclear Corporation unterstehende Chinesische Forschungsinstitut für Atomenergie auf. Li Ziying, der Vertreter der CNNC in der Vergabekommission, wird sicher dafür sorgen, dass seine Firma den Uranabbau auf dem Mond gut vorbereiten kann

Bei den ausländischen Bewerbern wäre Prof. Carsten Münker vom Institut für Geologie und Mineralogie der Universität zu Köln zu erwähnen, der dort Forschungen zum Verhalten von Spurenelementen während der Silikatdifferenzierung auf dem Mond durchführt:
https://geologie.uni-koeln.de/arbeitsgruppen/geo-kosmochemie/team/prof-dr-carsten-muenker


Bild: Uni Köln

Der Orbiter von Chang’e 5 hat letztes Jahr mit einer Triebwerkszündung das Verlassen seines stabilen rückläufigen Orbits um den Mond eingeleitet. Das ist um den 22. März geschehen:

https://twitter.com/coastal8049/status/1782125651778294028

Derzeit befindet sich der Orbiter in einer heliozentrischen Umlaufbahn etwa auf Höhe des Lagrange-Punkts L1 des Sonne-Erde-Systems:

https://twitter.com/coastal8049/status/1782125661420724731

Zur Erinnerung:
Die bemannte Raumstation in einem entfernten rückläufigen Orbit um den Mond soll unter anderem als Basis für "Bumerang-Vorbeiflüge" von wiederverwendbaren Sonden an erdnahen Asteroiden dienen:
https://www.cjss.ac.cn/cn/article/doi/10.11728/cjss2023.05.2023-0011

Wissenschaftler vom Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben in einer Bodenprobe von Chang’e 5 ein neues, hydratisiertes Mineral entdeckt, bislang ULM-1 genannt, das auch Ammonium, also Stickstoff enthält:
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02306-8


Bild: IOP


Bild: IOP

Interessant daran ist neben dem stabilen Wasservorkommen in einer besonnten Gegend vor allem der Stickstoff als Bestandteil der Atemluft von Raumfahrern (also weniger Brandgefahr) und natürlich für den Ackerbau auf dem Mond:
https://m.weibo.cn/detail/5059580490683327

Wissenschaftler von der Jilin-Universität in Changchun haben in einer Bodenprobe von Chang’e 5 kleine Stücke von wenige Schichten dickem Graphen gefunden. Die Vorkommen sind in Teilfoto f mit "h" markiert; in den darunterliegenden Teilfotos bezeichnet die runde Zahl die Anzahl der Graphen-Schichten, die Ångström-Zahl bezeichnet den Abstand der Schichten:


Bild: JLU

Abgesehen vom wissenschaftlichen Wert von Kohlenstoffvorkommen auf dem Mond könnte diese Entdeckung auch einen wirtschaftlichen Nutzen haben. Wenn es gelingt, die natürlichen Prozesse, die das Graphen auf dem Mond gebildet haben, auf der Erde zu duplizieren, könnte man diesen Werkstoff eventuell preisgünstiger herstellen als bisher:
https://www.eurekalert.org/news-releases/1053297

Es ist schon länger bekannt, dass sich vom Sonnenwind eingetragener Wasserstoff in der Oberfläche von Regolithkörnern einlagert:
https://app.xinhuanet.com/news/article.html?articleId=bcb5de6ecae837f5c2d370861c0f6812

Wissenschaftler vom Institut für Materialtechnik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Ningbo haben 2021 versucht, eine Baggerprobe von Chang'e 5 auf 1000 °C zu erhitzen, um zu sehen, wieviel Wasserstoff sie dabei herausholen könnten. Es kam jedoch gar kein Wasserstoff. Mit einem Transmissionselektronenmikroskop konnten sie dann sehen, dass sich in Ilmenit-Krümeln Wasserdampf-Blasen (水) an reinen Eisenkörnern (铁) gebildet hatten:


Bild: CCTV

Der Wasserstoff hatte das Eisenoxid reduziert:


Bild: NIMTE

Im Ilmenit (钛铁矿) lagert sich von den fünf Hauptkomponenten des Regolith an der Landestelle von Chang'e 5 am meisten Sonnenwind-gelieferter Wasserstoff ein (die Einheit im Bild ist nicht "%", sondern "a.u." bzw. "arbitrary unit"; siehe das englische Video im NIMTE-Artikel). Die Wissenschaftler um Wang Junqiang kommen nach dreijährigen Versuchen zu dem Schluss, dass sie bei Erhitzung mit einem Parabolspiegel oder einer Fresnel-Linse auf 1500 °C aus einer Tonne Oberflächenmaterial etwa 51-76 kg Wasser erzeugen können, also etwa 5 Gewichtsprozent, Das entspricht dem geschätzten Eisgehalt etwa 1,5 m unter der Oberfläche der ständig beschatteten Krater des Südpols:


Bild: CAST

Die NIMTE-Methode hat den Vorteil, dass man keine kilometerlangen Serpentinenstraßen in die Tiefen des Kraters anlegen muss (der Höhenunterschied vom Rand des Shackleton-Kraters bis zum Boden beträgt 4,2 km) und nicht zu bohren braucht, sondern einfach die oberste Regolithschicht mit einer Art Straßenkehrmaschine abträgt (wenige Zentimeter unter der Oberfläche gibt es sowieso keinen Wasserstoff mehr).

50 kg Wasser aus einer Tonne Material ist nicht viel. Nach elektrolytischer Spaltung reicht das nicht für Raketentreibstoff, aber man kann zumindest den Sauerstoff für Außeneinsätze vor Ort erzeugen. Zur Erinnerung: Da mit den in der Raumfahrt sinnvollerweise verwendbaren Pumpen kein absolutes Vakuum erzeugt werden kann, gehen bei jedem Öffnen einer Schleuse rund 25 % des Luftvolumens an das Weltall verloren:
http://shht.ijournal.cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20230501

Das Thema "Wasservorkommen in Mond-Regolithproben von Chang'e 5" wurde hier im Forum im März 2023 bereits im Thread "Mond" diskutiert (ab Post #565; https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=924.msg546449#msg546449 ).

"Da mit den in der Raumfahrt sinnvollerweise verwendbaren Pumpen kein absolutes Vakuum erzeugt werden kann, gehen bei jedem Öffnen einer Schleuse rund 25 % des Luftvolumens an das Weltall verloren"

Soll das heissen, die Pumpen schaffen nicht mehr als 250 hPa Restdruck ?
Man hat bereits Turbomolekularpumpen qualifiziert und geflogen; z.B. für Gaschromatografen auf dem Mars.

Die Pumpen auf der Chinesischen Raumstation schaffen 300 Pa. Laut dem oben verlinkten Artikel der Shanghaier Akademie für Raumfahrttechnologie führt das zu einem Netto-Luftverlust von 26 Volumenprozent. Ich nehme an, dass das mit dem zu bewegenden Volumen zusammenhängt. Bei dem Gaschromatografen geht es nur um wenige Kubikzentimeter, während wir uns bei Fracht- oder Personenschleusen im Kubikmeterbereich bewegen.

Das mit der Nachhaltigkeit des Wasserstoffeintrags durch den Sonnenwind ist übrigens nur theoretisch richtig. Es hat viele Millionen Jahre gedauert, bis sich die heutige Konzentration ergeben hat. Man muss also mit der Kehrmaschine immer wieder weiterziehen um frischen Regolith abzutragen.

Das mit dem Wasser in den Glaskügelchen (das orange 玻璃 auf dem oberen Bild) gilt nur für die Glaskügelchen, die nur einen Teil des gesamten Regolith ausmachen. Das dort und im Plagioklas, Olivin etc. "vorgefertigte" Wasser (im Gegensatz zu dem reinen Wasserstoff, mit dem sich das NIMTE befasst) umfasst nur 0,0001% bis 0,02% einer grob gegrabenen Baggerschaufel. Das hat, ebenso wie das Eis am Südpol, zwar wissenschaftlichen Wert, für die praktische Nutzung ist es aber viel zu wenig:
https://content-static.cctvnews.cctv.com/snow-book/index.html?item_id=7524969378792883404

Wissenschaftler vom Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben in einer Bodenprobe von Chang’e 5 ein neues, hydratisiertes Mineral entdeckt, bislang ULM-1 genannt, das auch Ammonium, also Stickstoff enthält:
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02306-8


Bild: IOP


Bild: IOP

Interessant daran ist neben dem stabilen Wasservorkommen in einer besonnten Gegend vor allem der Stickstoff als Bestandteil der Atemluft von Raumfahrern (also weniger Brandgefahr) und natürlich für den Ackerbau auf dem Mond:
https://m.weibo.cn/detail/5059580490683327

Weitere Untersuchungen haben ergeben, dass das ULM-1 in Kristallstruktur und Elementenzusammensetzung einem seltenen, kürzlich an irdischen Vulkankratern entdeckten Mineral ähnelt. Auf der Erde entsteht dieses Mineral durch die Wechselwirkung von heißem Basalt mit wasser- und ammoniakreichem Vulkangas. Daher nimmt man an, dass auch die Lava bei den frühen Vulkanausbrüchen auf dem Mond nicht so trocken war, wie es erste Untersuchungen der Apollo-Proben vermuten ließen. Der Gehalt an molekularem Wasser (also "echtes" Wasser, nicht Hydroxyl-Radikale) im ULM-1 beträgt 41 Gewichtsprozent. Xiao Long von der Chinesischen Universität für Geowissenschaften weist aber am Ende dieses Videos darauf hin, dass sich unter den vielen Regolithkörnern in einer Baggerschaufel nur ganz wenig ULM-1 befindet. Es ist wie bei dem Wasser in den Glaskügelchen - hoher wissenschaftlicher Wert, aber kein praktischer Nutzen:
https://weibo.com/5027345285/OuVGerLiZ