Chang’e-6 zeigt: Sonnenwind lädt die Mondoberfläche auf

Der Sonnenwind beeinflusst die Mondoberfläche, indem er den luftlosen **Regolith** mit hochenergetischen Protonen und Elektronen bombardiert und so ein komplexes **elektrostatisches Umfeld** schafft. Dieser kontinuierliche Plasmastrom führt dazu, dass sich der **Mond** auf seiner Tagseite aufgrund von Photoelektronenemission positiv und auf seiner Nachtseite negativ auflädt. Jüngste Erkenntnisse der **Chang'e-6**-Mission haben nun bestätigt, dass diese Wechselwirkungen auch einen signifikanten Fluss von **negativen Ionen** erzeugen, die eine entscheidende Rolle dabei spielen, wie der Mond mit der Weltraumumgebung interagiert.

Obwohl dem Mond eine schützende Atmosphäre oder ein globales Magnetfeld fehlen, ist er weit davon entfernt, inert zu sein. Daten des Instruments **Negative Ions at the Lunar Surface (NILS)**, das im Rahmen der **Chang'e-6**-Mission auf der Mondrückseite landete, haben den ersten direkten Einblick in negative Ionen in dieser spezifischen Umgebung geliefert. Diese Entdeckung offenbart einen komplexen Tanz von Partikeln zwischen der Sonne und der Mondoberfläche und bietet eine neue Perspektive, durch die Wissenschaftler die **Weltraumverwitterung** und die Entstehung der lunaren Exosphäre betrachten können.

Was sind negative Ionen und warum gibt es sie auf dem Mond?

**Negative Ionen auf dem Mond** entstehen primär, wenn Protonen des Sonnenwinds auf den lunaren **Regolith** treffen und entweder in den Weltraum zurückgestreut werden oder Atome von der Oberfläche herausschlagen. Dieser durch **Chang'e-6**-Daten bestätigte Prozess geschieht, weil ein Bruchteil der interagierenden Wasserstoffatome Elektronen vom Oberflächenmaterial einfängt, wodurch der Mond während ihres kurzen Austritts eine negative Ladung behält.

Die von **Chi Wang**, **Romain Canu-Blot** und **Martin Wieser** geleitete Forschung nutzte ein semianalytisches Modell, um die Erzeugung dieser Ionen zu erklären. Das **NILS**-Instrument detektierte diese Teilchen zum ersten Mal und bewies damit, dass die Mondoberfläche wie ein massiver chemischer Reaktor fungiert. Wenn Protonen des Sonnenwinds – die sich mit Geschwindigkeiten von etwa 300 km/s bewegen – auf die Oberfläche aufprallen, durchlaufen sie komplexe Ladungsaustauschprozesse. Diese Wechselwirkungen werden von der lokalen **Oberflächenbindungsenergie** beeinflusst, die das Team auf etwa **5,5 eV** schätzte – ein Wert, der mit der mineralogischen Zusammensetzung der Mondrückseite übereinstimmt.

Das Vorhandensein von **negativen Ionen** ist bedeutsam, da sie leichter von lokalen elektrischen Feldern beeinflusst werden als neutrale Atome. Das bedeutet, dass die Ergebnisse von **Chang'e-6** essenziell sind, um zu verstehen, wie der Mondoberfläche ihr elektrisches Gleichgewicht aufrechterhält. Die Forschung deutet darauf hin, dass zwischen **7 % und 20 %** der Wasserstoffatome, die die Oberfläche verlassen, dies als negative Ionen tun. Diese hohe Wahrscheinlichkeit legt nahe, dass die Mondumgebung ionisch viel aktiver ist, als es ältere, einfachere Modelle der Sonnenwind-Wechselwirkung vermuten ließen.

Wie interagiert der lunare Regolith mit dem Weltraumwetter?

**Lunarer Regolith** interagiert mit dem Weltraumwetter durch die gleichzeitigen Prozesse von **Streuung** und **Sputtern**, welche die Sonnenenergie und Materie über die Mondoberfläche umverteilen. Laut dem **Chang'e-6**-Modell werden etwa **22 %** der Sonnenwind-Protonen an der Oberfläche gestreut, während **8 %** der eintreffenden Protonen für das Sputtern verantwortlich sind, also für das „Herausschlagen“ vorhandener Wasserstoffatome aus dem Mondboden.

Der **Streuprozess** beinhaltet Sonnenwind-Ionen, die von den obersten Schichten des **Regoliths** abprallen. Die **NILS**-Daten ermöglichten es den Forschern, **Bayes'sche Inferenz** zu nutzen, um bisheriges Wissen zu aktualisieren, wobei sich zeigte, dass diese gestreuten Teilchen beim Aufprall erheblich an Energie verlieren. Dieser inelastische Energieverlust deutet darauf hin, dass Wasserstoffatome eine „längere effektive Weglänge“ durch die Kornoberflächen zurücklegen, als ältere Modelle vorhersagten. Diese tiefere Wechselwirkung bedeutet, dass der Sonnenwind die chemische Zusammensetzung der Mondoberfläche effizienter durchmischt, als wir bisher angenommen hatten.

**Sputtern** ist eine heftigere Wechselwirkung, bei der die kinetische Energie des Sonnenwinds auf Atome übertragen wird, die sich bereits im **Regolith** befinden. Die **Chang'e-6**-Studie ergab, dass das Verhältnis von gestreutem zu gesputtertem Wasserstofffluss (eta_sc / eta_sp) etwa 1,5 beträgt. Diese Daten sind entscheidend für das Verständnis der **lunaren Exosphäre**, da sie die spezifischen Mechanismen identifizieren, die die dünne Atmosphäre des Mondes mit Wasserstoff bevölkern. Wichtige Ergebnisse der Studie umfassen:

• **Streuwahrscheinlichkeit:** Etwa 22 % für Sonnenwind-Protonen.
• **Sputter-Wahrscheinlichkeit:** Etwa 8 % für Oberflächen-Wasserstoffatome.
• **Inelastischer Energieverlust:** Signifikante Wechselwirkungen deuten auf eine längere Weglänge im Regolith hin.
• **Oberflächenrauheit:** Emissionswinkel nahe des Streiflichts werden durch die physikalische Beschaffenheit des Landeplatzes gesteuert.

Wie verändert die Chang'e-6-Mission unseren Blick auf die Mondrückseite?

Die **Chang'e-6**-Mission hat unser Bild der Mondrückseite grundlegend verändert, indem sie die ersten In-situ-Messungen ihrer einzigartigen **Ionen-Umgebung** und **Oberflächenchemie** lieferte. Durch den Einsatz des **NILS**-Instruments hat Chinas Raumfahrtprogramm die Wechselwirkung zwischen dem Sonnenwind und einer Region des Mondes kartiert, die permanent vom Magnetfeld der Erde abgeschirmt ist, was einen „reinen“ Blick auf die Weltraumverwitterung ermöglicht.

Die Auswirkungen auf die künftige **Monderkundung** sind tiefgreifend. Das Verständnis der elektrischen Natur der Oberfläche ist lebenswichtig für die Sicherheit sowohl robotergestützter als auch bemannter Missionen. **Statische Elektrizität** und die Bewegung geladener Ionen können dazu führen, dass **Mondstaub** aufsteigt und an der Ausrüstung haftet, was potenziell empfindliche Elektronik oder Raumanzüge beschädigen kann. Die **Chang'e-6**-Daten liefern eine Blaupause für die Vorhersage dieser elektrischen „Hot Zones“ basierend auf der Intensität des Sonnenwinds. Darüber hinaus kann das von **Chi Wang** und Kollegen entwickelte Modell auf jede homogene Oberfläche mit mehreren Spezies angewendet werden, was es zu einem wertvollen Werkzeug für die Untersuchung anderer luftloser Himmelskörper wie Merkur oder Asteroiden macht.

Mit Blick in die Zukunft umfasst das **„Was kommt als Nächstes“** für diese Forschung die Anwendung der **NILS**-Ergebnisse auf umfassendere Modelle der lunaren Exosphäre. Während die **Chang'e-6**-Mission ihre Hauptphase abschließt, deuten die Daten weiterhin darauf hin, dass der **Mond** ein dynamischer Teilnehmer am Wettergeschehen des Sonnensystems ist. Zukünftige Missionen werden sich wahrscheinlich darauf konzentrieren, wie diese **negativen Ionen** in Richtung der Mondpole wandern und dort potenziell zur Bildung von Wassereis in permanent beschatteten Regionen beitragen. Diese Forschung markiert einen Meilenstein in der **Planetenforschung** und verwandelt den Mond von einem statischen Gesteinsbrocken in ein komplexes, interagierendes Plasmalabor.

Aktueller Kontext zum Weltraumwetter

Mit Stand vom **19. Februar 2026** bleibt die Sonnenaktivität signifikant und beeinflusst genau jene Prozesse, die von **Chang'e-6** beobachtet wurden. Jüngste Daten zeigen einen **Kp-Index von 5**, was **moderate (G1)** geomagnetische Sturmbedingungen signalisiert. Diese Stärke der Sonnenaktivität erhöht den Sonnenwindfluss, was sich direkt auf die Streu- und Sputterraten auf der Mondoberfläche auswirkt. Auf der Erde führt dies zu einer hohen Sichtbarkeit von Polarlichtern:

• **Sichtbare Regionen:** Nördliche US-Bundesstaaten, Kanada und Nordeuropa.
• **Wichtige Standorte:** Fairbanks (Alaska), Reykjavik (Island) und Stockholm (Schweden).
• **Beobachtungstipp:** Beste Sicht zwischen 22:00 Uhr und 02:00 Uhr Ortszeit, fernab von Stadtlichtern.