LCROSS war insofern eine ungewöhnliche Mission, als es sich auf einen Aufprall stützte, um einen Planetenkörper zu untersuchen. Die Mission war nicht nur ungewöhnlich, sondern auch die Auswurfwolke, die durch das Zuschlagen eines hohlen Centaur-Raketenverstärkers in den Mond erzeugt wurde.
"Ein normaler Aufprall mit einem soliden Impaktor wirft Schmutz mehr als nach oben, wie ein umgekehrter Lampenschirm, der beim Ausgehen immer breiter wird", sagte Pete Schultz von der Brown University und Mitglied des LCROSS-Wissenschaftsteams. "Aber die Konfiguration eines hohlen Impaktors - des leeren Raketenverstärkers - erzeugte eine Wolke, die sowohl eine Wolke mit niedrigem Winkel als auch, was noch wichtiger ist, auch eine wirklich markante Wolke mit hohem Winkel hatte, die fast gerade nach oben schoss."
Diese hohe Wolke erhöhte die Trümmer so weit, dass sie vom Sonnenlicht beleuchtet wurden und von Raumfahrzeugen untersucht werden konnten.
Obwohl die Wolke nicht von der Erde aus gesehen wurde, wie vor dem Aufprall angekündigt, wurde sie sowohl vom LCROSS-Hirtenraumschiff als auch vom Lunar Reconnaissance Orbiter gesehen. Die Verwendung des verbrauchten Zentauren war weniger vom Missionsdesign als vielmehr von der Verwendung der verfügbaren Mittel abhängig. Aber es stellte sich als gute Wahl heraus.
"Ich denke, wir hatten großes Glück", sagte Schultz diese Woche in einem Telefoninterview gegenüber dem Space Magazine. „Ich denke, ein anderes Design, und wir haben möglicherweise ein ganz anderes Ergebnis erzielt. Möglicherweise ist nicht viel Schmutz ins Sonnenlicht gelangt, und die Wolke wäre nur vorübergehend gewesen. “
Damit die Trümmer hoch genug wurden, um ins Sonnenlicht zu gelangen, musste sie sich etwa eine halbe Meile über den Grund des Kraters erheben.
"Um dies ins rechte Licht zu rücken", sagte Schultz, "mussten wir Trümmer doppelt so hoch werfen wie der Sears Tower, das höchste Gebäude in den USA." Jetzt hat der Mond weniger Schwerkraft. Wenn wir ihn also wieder auf die Erde bringen und vergleichen, ist es, als würde man versuchen, einen Ball auf die Spitze des Washington Monument zu werfen. Es gibt also viel Schwerkraft zu überwinden, und es stellt sich heraus, dass dieser Aufprall dies getan hat, weil wir einen Hohlimpaktor verwendet haben. “
Als der Raketenverstärker traf und sich der Krater zu bilden begann, brach die Mondoberfläche zusammen und schoss - fast wie ein Strahl - nach oben in Richtung Sonnenlicht, wobei die im Regolith eingeschlossenen flüchtigen Stoffe mit sich führten.
Um herauszufinden, wie die Auswirkungen aussehen würden, haben Schultz und sein Team, zu denen auch der Doktorand Brendan Hermalyn gehörte, kleine Auswirkungen und Modellierungen durchgeführt. Ihre Tests wurden erst einige Monate vor dem eigentlichen Aufprall durchgeführt und verwendeten kleine Projektile von einem halben Zoll in verschiedene Oberflächen.
"Die meisten Auswirkungen, wenn wir sie modellieren, gehen wir davon aus, dass die Impaktoren solide sind", sagte Schultz. „Wir haben sowohl mit massiven als auch mit hohlen Projektilen experimentiert, und als wir das hohle Projektil verwendeten, hatten wir eine echte Überraschung. Wir haben nicht nur gesehen, wie sich die Trümmer nach außen, sondern auch nach oben bewegten. “
„Wir wussten wirklich nicht genau, was wir in der tatsächlichen LCROSS-Auswirkung sehen würden, aber unsere Tests haben viel erklärt“, fuhr Schultz fort. „Wir haben erklärt, warum wir gesehen haben, was wir getan haben und warum wir die Wolke so lange gesehen haben . Wenn es wie ein umgekehrter Lampenschirm oder ein sich ausdehnender Trichter herausgekommen wäre, wären die Trümmer hoch und wieder runter gekommen und wären wahrscheinlich innerhalb von etwa 20 Sekunden fertig gewesen. Stattdessen kam es einfach weiter. “
Aber es gab einige erwartete Momente. Als sich das LCROSS-Hirtenraumschiff der Mondoberfläche näherte, stellten Tony Colaprete und das Team die Belichtung der Kameras neu ein und das Team konnte die Mondoberfläche in den letzten Sekunden vor dem Aufprall tatsächlich sehen.
"Das war großartig", sagte Schultz. „Das heißt, wir mussten den Krater sehen, wir konnten eine Schätzung darüber erhalten, wie groß der Krater war, und es machte Sinn, was unsere Vorhersagen gesagt hatten. Wir konnten aber auch sehen, dass die Überreste dieser Hochwinkelfahne immer noch an die Oberfläche zurückkehrten. Dies musste fast direkt in den Weltraum geschossen worden sein und kam nun zum Mond zurück. Wir sahen es als eine sehr diffuse Wolke und sahen die verbleibenden Teile des Regolithen wie einen Brunnen zurückfallen. Für mich war das der aufregendste Teil. “
Schultz sagte, er sei während des Aufpralls nervös gewesen.
"Ich muss gestehen, wir waren auf Nadeln und Stiften", sagte er, "da dies viel größer war als die Experimente mit halben Zoll Projektilen und wir nicht wussten, ob es sich vergrößern würde." Wir hatten es mit etwas zu tun, das aussah wie ein Schulbus ohne Kinder an Bord, der gegen den Mond knallte, und wir wussten nicht, ob sich das genauso verhalten würde wie unsere kleineren Modelle. "
Und obwohl sich die Wolke wie die Modelle verhielt, gab es viele Überraschungen - sowohl beim Aufprall als auch bei dem, was jetzt im Cabeus-Krater entdeckt wurde.
„Wir wussten, wann es auf die Oberfläche treffen würde - wir wissen, wie schnell wir gingen und wo wir uns über der Oberfläche befanden - und es stellte sich heraus, dass es eine Verzögerung gab, bevor wir den Blitz sahen, und das war wirklich eine Überraschung“, so Schultz sagte. „Es dauerte ungefähr eine halbe Sekunde, und dann dauerte es ungefähr ein Drittel der Verzögerung, bis es anfing zu steigen und heller zu werden. Das Ganze dauerte sieben Zehntelsekunden, bis es hell wurde. Das ist das Markenzeichen einer flauschigen Oberfläche. “
Schultz sagte, sie wüssten, dass es sich wahrscheinlich um eine „flauschige“ Oberfläche aus den Experimenten und Modellierungen sowie aus Vergleichen mit der Deep Impact-Mission handelte, für die er als Co-Ermittler tätig war.
"Eines der ersten Dinge, die wir erkannten, war, dass dies nicht Ihr normaler Regolith ist - was Sie normalerweise für den Mond denken", sagte Schultz. „Wir haben den Blitz gesehen und nach Spektren gesucht, die wir gesehen haben. Die Spektren haben die Fingerabdrücke der Zusammensetzung der Elemente und Verbindungen. Wir hatten aufgrund der geringen Geschwindigkeit erwartet, dass wir eigentlich nicht viel sehen würden. Stattdessen haben wir sofort ein paar Treffer erhalten und eine plötzliche OH-Emission festgestellt, die bei dieser Wellenlänge für ein Nebenprodukt der Erwärmung von Wasser charakteristisch ist. Die nächste Belichtung von 2 Sekunden war, als die Dinge auftauchten und die Gesamtspektren heller wurden, was bedeutete, dass wir mehr Staub sahen. Aber dann haben wir diesen großen riesigen Natriumgipfel gesehen, genau wie ein Leuchtfeuer, eine sehr helle Natriumlinie. “
Und dann gab es zwei andere Zeilen, die sehr seltsam waren. "Die beste Assoziation, die wir finden konnten, war Silber", sagte Schultz. „Das war eine Überraschung. Dann tauchten all diese anderen Emissionslinien auf, als mehr Material ins Sonnenlicht geriet. Dies deutet darauf hin, dass wir den Staub ins Sonnenlicht geworfen haben und die flüchtigen Stoffe, die buchstäblich im Schatten von Cabeus eingefroren waren, sich erhitzten und freigesetzt wurden. “
Einige dieser Verbindungen enthielten nicht nur Wasser und OH, sondern auch Dinge wie Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Methan, "Dinge, an die wir nicht denken, wenn wir über den Mond sprechen", sagte Schultz. „Das sind Verbindungen, an die wir denken, wenn wir an Kometen denken. Jetzt sind wir also in der Lage, dass das, was wir an den Polen sehen, möglicherweise das Ergebnis einer langen Geschichte von Einflüssen ist, die viel Material dieser Art mit sich bringen. ” (Lesen Sie unser Interview mit Tony Colaprete, um mehr über die jüngsten LCROSS-Ergebnisse zu erfahren.)
Aber niemand ist sich sicher, wie der Mond diese flüchtigen Stoffe festhalten kann und wie sie in den Polarkratern landen.
Um das herauszufinden, sagte Schultz, dass weitere Missionen zum Mond erforderlich sind.
"Obwohl die Apollo-Astronauten dort waren, finden wir jetzt 40 Jahre später Dinge, die unsere Köpfe von all den neuen Informationen befreien", sagte Schultz. "Es zeigt dir, dass du einen Ort besuchen und denken kannst, dass du ihn kennst, aber du musst zurückgehen und vielleicht sogar dort leben."
Schultz sagte, dass man sich als Experimentator niemals selbstgefällig fühlen kann, aber als er und sein Team sahen, wie sich die tatsächliche Wolke genau wie ihre Modelle verhielt, waren er sehr glücklich. „Durch Experimente kann die Natur Ihnen Unterricht erteilen, und deshalb sind sie sehr interessant. Wir werden fast täglich gedemütigt. “
