Johnson Space Center Campus 31 heeft niet de grootsheid en geschiedenis van een Tower of London. Buiten is er geen koninklijke wacht. Het is echter hier, in een gebouw uit de jaren 60, dat NASA de juwelen van zijn ruimteprogramma bewaart. In verschillende cleanrooms volgen curatoren meteorieten van Mars en de asteroïdengordel, kosmisch stof, monsters van zonnewind, komeetdeeltjes en natuurlijk honderden kilo's maanstenen. Ars Technica nam een rondleiding door deze geheime NASA-opslagplaats en bracht veel interessante dingen naar voren, waarover we het zullen hebben.
Eind december brachten vertegenwoordigers van deze bron de dag door met het verkennen van de collecties van Object 31, inclusief het zelden bezochte Genesis-laboratorium. En hoewel ze geen maansteen als aandenken kregen, namen ze een ongekende rondleiding door elk astromateriaal dat NASA verzamelde van andere lichamen in het zonnestelsel en daarbuiten. We hebben nu de mogelijkheid om te bestuderen hoe NASA zijn zeldzaamste en meest waardevolle voorbeelden beschermt tegen andere werelden. Verderop in de eerste persoon, het verhaal van Ars.
Antarctische meteorieten
Eerst wilden we de beroemde Martiaanse rots bekijken.
Voordat we bij het meteorietlaboratorium van NASA kwamen, deden we onze trouwringen af en trokken we schoenovertrekken, operatiemutsen en witte gewaden aan. Na de kleedkamer werden we overgebracht naar een kleine kamer, waarin een luchtdouche vrije deeltjes van ons weghaalde - een soort orkaansimulator. Ten slotte bevinden we ons in een helder verlichte steriele kamer waarin NASA asteroïden opslaat die wetenschappers hebben verzameld op Antarctica.
Promotie video:
Deze collectie bevat ongeveer 20.000 stenen, maar de bekendste is ALH84001. Ongeveer 16 miljoen jaar geleden viel een grote meteoriet of asteroïde met een doorsnee van 0,5 tot 1 kilometer op het oppervlak van Mars en tilde een rij stenen de ruimte in met een snelheid die hoger was dan de planetaire ontsnappingssnelheid. Een van hen vloog door de ruimte en viel 13.000 jaar geleden op Antarctica. Een team van wetenschappers, gefinancierd door de National Science Foundation, ontdekte het in de winter van 1984, maar wist op dat moment niet dat de asteroïde de thuisbasis was van Mars.
Amerikanen waren lang niet de eersten die beseften dat Antarctica de beste plek ter wereld is om naar meteorieten te zoeken. Sinds de jaren 60 hebben Japanse ontdekkingsreizigers ze daar gelopen en verzameld. Toen de geoloog William Cassidy van de Universiteit van Pittsburgh in 1973 hoorde van hun succesvolle vondsten van allerlei soorten meteorieten, overtuigde hij de National Science Foundation om Amerikaanse expedities te financieren. In 1976 hadden de Amerikanen Japanse wetenschappers op dit gebied ingehaald; en twee jaar later werd een NASA-laboratorium opgericht om deze monsters op te slaan.
Hoewel de stroom meteorieten op Antarctica niet verschilt van de stromen waar ook ter wereld, is het klimaat op dit continent droog en koud, met bijna geen mensen, waardoor de meteorieten intact blijven. Geografie helpt ook. Terwijl enorme ijsplaten vanaf de zuidpool drijven, komen ze in botsing met de Transantarctische bergen, een 3500 kilometer hoge bergrug die zich over het continent uitstrekt. Meteorieten vallen in het brede en vlakke poolgebied en worden geabsorbeerd door deze stroom, die stopt na het bereiken van de bergen.
"Wanneer dit ijs verschijnt, creëert de juiste combinatie van hoogte en temperatuur een ablatiezone voor het ijs, en de meteorieten blijven eronder", legt Kevin Reiter, planetair wetenschapper en curator van de Antarctische meteoriet uit. "Er zijn gebieden op de bergkam met een ongelooflijke concentratie meteorieten."
De rotsen blijven bevroren totdat ze het laboratorium in Houston bereiken. Dit voorkomt roest en minerale veranderingen die bij hogere temperaturen kunnen optreden. Eenmaal in het laboratorium smelten stenen in een warme, droge omgeving, waaruit vocht snel wordt verwijderd. De stenen worden vervolgens opgeslagen in stikstofkasten om verdere oxidatie te voorkomen.
Tien jaar nadat wetenschappers ALH84001 hadden ontdekt, realiseerden ze zich dat deze en een dozijn andere soortgelijke meteorieten vrijwel zeker van Mars kwamen, omdat ze sporen van gas bevatten die inherent zijn aan de atmosfeer van Mars.
Dit leidde tot een onverwachte golf van belangstelling van laboratoria. Toen Dave McKay en andere wetenschappers van Johnson Space Center de rots onderzochten, ontdekten ze kleine, vreemde kenmerken die leken op wormachtige fossielen. Op basis van deze bevinding werd in 1996 een artikel in Science gepubliceerd waarin wetenschappers de ontdekking aankondigden van bewijs voor het bestaan van oud leven op Mars. 'S Nachts werd het laboratorium voor de studie van Antarctische meteorieten een van de heetste plekken ter wereld. Wetenschappers en journalisten wedijverden met elkaar om binnen te komen.
Nu NASA-rovers over het hele oppervlak van Mars krabben, lijkt het misschien alsof de zoektocht naar nieuwe Martiaanse rotsen op Antarctica, waar ze duizenden jaren aan de atmosfeer van de aarde werden blootgesteld, nutteloos zou zijn voor de wetenschap. Maar dat is niet waar, zegt Reiter.
"Marsmeteorieten zijn van groot belang", legt hij uit. - We hebben veel nuttige informatie over Mars gekregen van rovers, en er wordt veel aandacht besteed aan het vinden van bewijzen van het bestaan van vloeibaar water, vluchtige stoffen en alles wat met leven kan worden geassocieerd. Wanneer we hier op aarde Marsrotsen verzamelen, is er echter niet veel bewijs in deze meteorieten om op dergelijke processen te wijzen. Daarom zijn we van mening dat we een aanzienlijk deel van de diversiteit aan rotsen van Mars in onze collectie missen. Als we daadwerkelijk een stuk sediment van Mars zouden vinden, zouden er in het laboratorium veel meer metingen op aarde kunnen zijn dan bij robotmissies."
Naast de Marsrotsen heeft NASA honderden meteorieten uit de grote asteroïde West, en sommige worden verondersteld afkomstig te zijn van andere lichamen in de asteroïdengordel. Er zijn ook meteorieten van de maan, en Reiter zegt dat ze waardevolle variatie bieden ten opzichte van ons monster van zes maanlandingsplaatsen. Er zijn ook enkele tientallen "verdwaalde" meteorieten, de plaats van oorsprong die wetenschappers niet kunnen traceren. Het is mogelijk dat een van hen op Venus of Mercurius is geboren. De zoektocht naar interessante nieuwe meteorieten is de reden waarom wetenschappers elk jaar in november naar Antarctica terugkeren.
Wat ALH84001 betreft, ontving Reiter de verpakte meteoriet in een mum van tijd. "Hier is het", zegt hij, zodat we de omvang van de levering begrijpen. "Een groot stuk steen." En er was een groot stuk rots. Al snel na publicatie in Science kwam de meerderheid van de wetenschappelijke gemeenschap met een andere, meer acceptabele verklaring voor de kleine fossiele tunnels. Deze steen is tegenwoordig levenloos en waarschijnlijk altijd zo geweest.
Maar de zoektocht gaat door. Als het universum stukjes van andere werelden naar de aarde gaat brengen, is het minste wat we kunnen doen, ze gaan halen.
Kometen en sterrenstof
Hij stond recht voor ons op de tafel. Elf jaar geleden vloog deze reeks van 132 met aerogel gevulde tegels in de vorm van een tennisracket door de coma van komeet Wilde 2. Na 400 kilometer van de kern van de komeet te zijn gepasseerd, veroverde de reeks eerst kleine stukjes van de komeet. Het ruimtevaartuig Stardust keerde in 2006 met succes terug naar de aarde. Nu, bijna tien jaar later, blijven wetenschappers elke tegel onderzoeken op stofdeeltjes die in de aerogel zijn opgesloten.
De aerogel zelf is bijna een magische substantie. Het lijkt op bevroren rook. Met een dichtheid die 1000 keer kleiner is dan die van glas, is het bijna lucht. Maar het is perfect om deeltjes tegen te houden die kleiner zijn dan een zandkorrel en die zes keer sneller reizen dan een geweerkogel. De deeltjes creëren sporen terwijl ze door de aerogel gaan totdat ze stoppen, maar volledig worden vernietigd.
Ron Bastien, Stardust Lab Manager, maakte een van de tegels klaar om tijdens ons bezoek te demonstreren. "Als je er goed naar kijkt, zie je deze lijn er doorheen gaan, dit is waar een klein deeltje de aerogel raakt en er een weg doorheen gaat", zegt hij. "Als je naar de onderkant van dit spoor kijkt, zal er een deeltje zijn." Een komeetdeeltje nu honderden miljoenen kilometers verwijderd.
Het komeetmateriaal is bestudeerd door tientallen onderzoeksgroepen. Tot hun verbazing ontdekten ze dat kometen gelijktijdig worden gevormd in ijzige en hete omstandigheden. Wetenschappers weten al lang dat zich komeetijs vormt aan de koude rand van het zonnestelsel buiten de baan van Neptunus, maar nu realiseerden ze zich dat zich een rotsachtige kern veel dichter bij de zon vormt.
Ze zijn zich hiervan bewust omdat sommige van de deeltjes die door Stardust werden verzameld wit en onregelmatig waren. Aangenomen wordt dat deze calcium-aluminium insluitsels zich zeer dicht bij het oppervlak van de zon hebben gevormd in het vuur van de creatie van het zonnestelsel. Ze behoren tot de oudste materialen in het zonnestelsel, die bijna 4,56 miljard jaar oud zijn. En nu hebben wetenschappers ze gevonden in kometen die naar Pluto en verder zijn gereisd. Dit geeft wetenschappers extra vertrouwen dat de studie van kometen de studie van tijdcapsules is, wat veel zal vertellen over de tijd dat het zonnestelsel werd gevormd.
Omdat de aerogelbak voor een relatief korte tijd aan de komeet werd geleverd, had de Stardust-missie ook een tweede bak met tegels voor het geval er brand zou zijn.
Tijdens zijn uitgebreide vlucht van en naar komeet Wilde 2 gebruikte het ruimtevaartuig deze tweede bak om interstellair stof op te vangen. In tegenstelling tot de krachtige stroom komeetdeeltjes, verwachtten wetenschappers dat ze slechts een paar kleine interstellaire deeltjes van micron groot zouden verzamelen, die vanuit verschillende hoeken naar het zonnestelsel zouden snellen. Dus toen het ruimtevaartuig terugkeerde naar de aarde, werd wetenschappers gevraagd om deze deeltjes te vinden.
Het Stardust-lab installeerde automatische scanmicroscopen die foto's maakten van de interstellaire verzamelaar, en wetenschappers nodigden het publiek - "stofdoek" - uit om te helpen bij het vinden van sporen van deeltjes in afzonderlijke tegels als onderdeel van het Stardust @ Home-project.
In augustus 2014 werden zeven interstellaire stofdeeltjes aangekondigd, de eerste stofmonsters van sterren buiten het zonnestelsel. Dusters hebben twee deeltjes gevonden. Zelfs nu beginnen wetenschappers pas de aard van deze deeltjes te begrijpen, waarvan sommige "pluizig" zijn als sneeuwvlokken en mogelijk afkomstig zijn van een supernova-explosie miljoenen jaren geleden.
Genesis
We waren anderhalf uur aan het voorbereiden op het lekkerste deel van de wandeling toen Judine Alton vroeg of we het toilet moesten gebruiken (ik vergat het eerder te vragen). Gelukkig niet nodig.
NASA slaat de meest gevoelige monsters op in het Genesis-laboratorium, dat schoon wordt gehouden volgens de strengste protocollen van het ruimtecentrum. Het Genesis Laboratorium slaat deeltjes van de zonnewind op, kleine stukjes van de zon die aanwijzingen bevatten over de samenstelling van de zonneenevel toen de planeten zich net vormden.
We kregen die ochtend de instructie geen trouwringen te dragen of deodorant te gebruiken. In de gang trekken we handschoenen, schoenovertrekken en haarnetjes aan. In de 'kleedkamer' kregen we maskers, fullbody pakken, hoeden, speciale laarzen en een tweede paar handschoenen. Ze namen ook mijn notitieboekje en gaven me "schoon" papier - en van binnen kreeg ik ook een "schone" Sharpie-pen. Ook onze fotografieapparatuur onderging een schoonmaakbeurt: we moesten enkele minuten bezig zijn met het afvegen van lenzen en statieven met alcoholdoekjes totdat wetenschappers zeker wisten dat de apparaten voldoende stofvrij waren.
Na dit alles hebben we gevraagd hoeveel bezoekers het laboratorium heeft ontvangen. 'Ik accepteer geen mensen', zei Alton, de curator van het laboratorium. - Jullie zijn speciaal. Dit komt vooral omdat mensen vies zijn."
In 2001 ging NASA's Genesis-ruimtevaartuig de ruimte in naar het L1 Lagrange-punt, waar de zwaartekracht tussen de aarde en de zon in evenwicht is. Al meer dan twee jaar verzamelen de arrays van het apparaat ionen die uit de buitenste laag van de zon stromen. Filters zijn ontwikkeld op basis van verschillende materiaalzuiverheden, waaronder aluminium, saffier, germanium, silicium, goud en diamantachtige amorfe koolstof, om verschillende soorten zonnewind te verzamelen.
Men geloofde dat het ruimtevaartuig miljarden zonnedeeltjes zou kunnen verzamelen, gelijk in gewicht aan slechts een paar zoutkorrels, en dan naar de aarde zou gaan. Maar tijdens de laatste fase van de terugkeer faalde het parachutesysteem van het vliegtuig en viel het in de woestijn van Utah met een catastrofale snelheid van 300 km / u.
Dit had het einde moeten zijn. Voor de meeste experimenten zou dit het einde van het spel betekenen. Maar de opgevangen zonnewinddeeltjes bevonden zich 40-100 nanometer onder het oppervlak. Wetenschappers, waaronder Alton, hebben ontdekt dat ze een deel van de deeltjes kunnen redden als ze de filters grondig reinigen die de impact met de aarde hebben overleefd.
Kortom, wetenschappers hebben zich aangepast. In een helder verlichte, schone kamer liet Carla Gonzalez ons precies zien hoe door een stroom ultrapuur water over een monsterfilter te plaatsen dat met enkele duizenden omwentelingen per minuut roteert. Na 15 minuten verwijderde het water het aarde- en ruimtepuin uit het filter. Dit proces liet ook geen oplosmiddelen achter. In de tien jaar sinds de terugkeer van Genesis naar de aarde hebben Alton, Gonzalez en anderen meer dan 2000 monsters schoongemaakt en geclassificeerd, waarvan er vele beschikbaar zijn voor onderzoek door wetenschappers.
Wetenschappers hebben de meeste onderzoeksdoelen van de missie bereikt, waaronder de verrassende ontdekking dat de zon meer zuurstof-16, de meest voorkomende isotoop, heeft dan de aarde. Deze divergentie heeft ertoe geleid dat wetenschappers hebben onderzocht hoe deze zuurstof de zon verliet tijdens de eerste paar miljoen jaar van zijn bestaan, wat leidde tot nieuwe bevindingen over de aard en ontwikkeling van het vroege zonnestelsel.
Toen we aan het einde van onze tour in een smetteloos laboratorium kwamen, haalde Gonzalez een filter tevoorschijn met monsters van ultrapuur water. Ik vroeg of het mogelijk was om het nu te eten als het zo schoon was. 'Ik denk van wel,' antwoordde Alton. 'Maar je zou mijn hart breken als je dat deed.'
Maan stenen
Ryan Ziegler glimlachte breed. Zijn ronde gezicht werd perfect benadrukt door de schone pet die zijn hoofd bedekte toen we voor de glimmende, veelkleurige deur van de bankkluis stonden. 'Nou jongens, ik heb het beste voor het laatst bewaard,' zei hij. Ziegler bestudeert maanstenen in het Johnson Space Center om beter te begrijpen hoe de maan is ontstaan. Hij houdt ook toezicht op Apollo-monsters en organiseerde onze tour door het Astromaterials Laboratory van NASA.
We stonden nu voor de kluis die tweederde van alle maanstenen in de wereld bevatte.
En toen gingen we naar binnen. Dit gebouw, gebouwd in 1979, herbergt de Apollo 11 tot en met Apollo 17-collecties, die zijn ondergebracht in afzonderlijke roestvrijstalen kasten. Astronauten brachten ongeveer 2.200 monsters terug tijdens zes Apollo-missies. Hoewel 85% van de collectie in onberispelijke staat verkeert, worden momenteel meer dan 100.000 maanstenen getraceerd. "Dankzij het algemene toezicht van de NASA kan op elk moment een specifiek monster worden aangevraagd en kan het worden gevonden", legt Ziegler uit.
Er was iets buitenaards in de kamer zelf. De stenen zelf waren niet zichtbaar; ze werden zorgvuldig verpakt in metalen containers in teflonzakken, driemaal afgesloten in kasten die zelf gevuld waren met pure stikstof. "Er wordt veel moeite gedaan om deze maanmonsters veilig te houden voor toekomstige generaties", zegt Ziegler. En hoewel je ze niet kunt zien, kun je de aanwezigheid van tonnen stenen voelen. Eens lagen ze miljarden jaren op het oppervlak van de maan, en toen werden ze verzameld door een dozijn mensenhanden, van het maanoppervlak getild en in de Stille Oceaan gevallen. En nu liggen ze weer rustig, al in deze kamer.
Ondanks de genomen voorzorgsmaatregelen kunnen "open" monsters niet voor onbepaalde tijd worden bewaard. Zelfs in drievoudig afgesloten luchtdichte containers bevat ultrapure stikstof 10 tot 100 ppb water. De maanstenen vertonen geen tekenen van corrosie, maar toch zijn de bovenste nanometer of twee al vervuild. Ziegler leidt ons naar een van de kasten. "Deze zijn nooit geopend", zegt hij. 'Dit zijn drie van onze zeven onontdekte monsters.' Ze werden verzameld in het vacuüm van het maanoppervlak, gehuisvest in vacuümverpakte buizen en zijn dat tot op de dag van vandaag. NASA bewaart ze voor een onzekere theoretische toekomst waarin wetenschappers geweldige nieuwe manieren zullen vinden om te analyseren.
70% van alle maanstenen wordt in deze ene kamer opgeslagen. Ongeveer vijf procent is vernietigd tijdens verschillende onderzoeksprocessen, en nog eens 15% wordt opgeslagen in een reserve-opslagfaciliteit in White Sands, New Mexico. Johnson Space Center is veilig en deze faciliteit bevindt zich op de tweede verdieping. Maar het ruimtecentrum ligt aan de overkant van Clear Lake, dat uitmondt in Galveston Bay, dat uitmondt in de Golf van Mexico. Een orkaan van categorie 5 zou deze faciliteit kunnen vernietigen.
Ziegler leidt ons de kluis uit naar een werkkamer van vergelijkbare grootte waar de rest van de maansteen wordt bewaard. Grote stukken van de maan worden tentoongesteld in grotere roestvrijstalen kasten. Monsters worden hier na onderzoek teruggestuurd - het laboratorium verdeelt 500 tot 1000 maanmonsters per jaar aan wetenschappers voor onderzoek. VIP's worden hier ook gebracht om de maanstenen te laten zien.
Onder de tentoongestelde monsters bevindt zich de zogenaamde Genesis-rots, die bedekt lijkt te zijn met poedersuiker. De bemanning van de Apollo 15 had de taak om er slechts één te vinden in een anorthosiet rots, en ze vonden het in de buurt van de Apennijnen. Op 4,1 miljard jaar oud, slechts een paar honderd miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel geboren, hielp de Genesis-steen de theorie van de vorming van de maan te bevestigen nadat de aarde aan het begin van het zonnestelsel in botsing kwam met een object ter grootte van Mars.
Gebaseerd op materialen van Ars Technica
