Wenn es tatsächlich Eis auf dem Mond gibt, warum ist es dann nicht sublimiert?

Eis sublimiert.

Rockt auch. Doch der Planet Merkur ist immer noch da.

Der Grund, warum Merkur noch existiert, liegt darin, dass, obwohl Gestein tatsächlich sublimiert, die Rate, mit der Gestein sublimiert, extrem niedrig ist, selbst bei Temperaturen an der Oberfläche von Merkur. Dasselbe gilt für Wassereis bei den sehr niedrigen Temperaturen in diesen permanent beschatteten Kratern auf dem Mond. Wassereis bei diesen sehr niedrigen Temperaturen ist im Wesentlichen Gestein.

Die extrem niedrige Sublimationsrate eines freigelegten Wassereisblocks von ~100 Kelvin würde dazu führen, dass sich das Eis pro Milliarde Jahre um einen Millimeter verdünnt. Die Temperaturen in den permanent beschatteten Teilen des Shackleton-Kraters liegen zehn Kelvin darunter. Selbst freiliegendes Wassereis kann bei diesen niedrigen Temperaturen problemlos Milliarden von Jahren überleben. Mit Material bedecktes Wassereis kann sogar noch länger überleben.

Sie überschätzen den Dampfdruck und unterschätzen die Staubenergiequelle

0,05 Pa entspricht einer Staubschicht von 0,000018382 m, die (wenn es sich um eine Versiegelung handelt) das Eis an weiteren Sublimationen hindern würde, wenn wir eine durchschnittliche Dichte von 1700 kg/m ³ und eine Schwerkraft von 1,6 m/s ^{2 annehmen}

Es gibt andere Faktoren wie zum Beispiel Wasser als polares Lösungsmittel und damit Haftung an den Staubpartikeln (genauso wie warum es die Gase He, H, N in Regolith gibt), die ihre Reise durch den Staub verlangsamen oder stoppen und zu einer besseren Abdichtung beitragen oben auf dem Eis.

Die durchschnittliche Geschwindigkeit von Eismolekülen bei 200 K beträgt etwa 16 m/s, was uns zeigt, dass (für die meisten von ihnen) nicht genug Energie vorhanden ist, um aus dem 80 m tiefen Krater zu fliegen.

Im Grunde ist es dasselbe wie bei eisigen Asteroiden und Kometen.

Aber insgesamt läuft alles darauf hinaus, dass es genug Wasser gab und die Geschwindigkeit des Wasseraustritts nicht schnell genug war, also beobachten wir seine Anwesenheit.

Es ist natürlich sublimierend. Und es ist nicht nur kalt, sondern die Sublimation kühlt das verbleibende Eis noch weiter ab.

Da es sich im Mondstaub befindet, besteht die Möglichkeit, dass ein sublimiertes Wassermolekül auf ein Staubkorn trifft und wieder gefriert. Dies verlangsamt effektiv die Geschwindigkeit, mit der sich Wasser aus der Tiefe in die Mondatmosphäre bewegt.

Ich bin beim Schreiben dieses Kommentars gerade wieder auf diese Referenz gestoßen (die gleiche, die ich hier erwähnt habe, also dachte ich, ich würde sie explizit zum Mix hinzufügen.

Das Papier ist ziemlich gründlich und interessant, und ich denke, es verdient eine sorgfältige Lektüre.

Neue Schätzungen zur Sublimationsrate für Eis auf dem Mond Edgar L. Andreas, Icarus 186 (2007) 24–30:

Das ist ziemlich erstaunlich, der Dampfdruck wurde experimentell über einen Bereich von zehn Größenordnungen gemessen!

Abb. 1. Messungen bzw. Referenzdaten für den Sättigungsdampfdruck über einer planaren Oberfläche aus reinem Wassereis von Hilsenrath et al. (1960), Jancso et al. (1970), Brysonet al. (1974), Buck (1981) und Marti und Mauersberger (1993). Die funktionalen Ausdrücke für esat,i stammen von Buck (1981), Wagner et al. (1994) und Murphy und Koop (2005) und sind in Gl. (2)–(4). Die Murphy- und Koop-Kurve liegt unter der von Buck und Wagner et al. Kurven in dem Bereich, in dem sie sich alle überlappen.

Hier ist die Pointe, und sie hat es in sich! Beachten Sie die Anmerkung von 1 Molekül pro Quadratzentimeter pro Stunde und die Tatsache, dass jeder große Teilstrich auf der y-Achse zehn Größenordnungen darstellt!

Abb. 2. Die Sublimationsrate für eine ebene Oberfläche aus reinem Eis, berechnet mit den Ausdrücken von Buck (1981), Wagner et al. (1994) und Murphy und Koop (2005) für esat,i in Gl. (1). Die linke Achse gibt die Sublimationsrate als Massenstrom an; seine Einheiten sind µg cm−2 h−1. Die rechte Achse gibt die Sublimationsrate als die Anzahl der Wasserdampfmoleküle an, die pro Stunde einen Quadratzentimeter der Eisoberfläche verlassen. Der Pfeil zeigt, wo die Sublimationsrate nur 1 Molekül cm−2 h−1 beträgt.