Nu in formatie vliegend met de asteroïde Bennu, zal het OSIRIS-REx-ruimtevaartuig de komende achttien maanden besteden aan het onderzoeken van dit ongerepte stuk van het oerzonnestelsel: het in kaart brengen van de samenstelling, het bestuderen van de bewegingen en het uitzoeken van het waarom en waarom van soortgelijke dergelijke objecten. Dit eerste onderzoek is in afwachting van Onafhankelijkheidsdag 2020, wanneer het ruimtevaartuig - de grootte van een UPS-vrachtwagen met de mobiliteit van een kolibrie - zijn monsterafnamemechanisme tegen Bennu zal drukken om een verzegelde bus met premium klasse A-steroïde mee naar huis te nemen analyses in laboratoria over de hele wereld.
“We zullen Bennu vanuit een lichtpunt hebben gezien, en eenmaal terug op aarde, tot aan zijn samenstellende atomen. Het is best geweldig. Er is geen andere instantie waar dat waar voor is ', zegt Dante Lauretta, de hoofdonderzoeker van de missie, vanuit zijn kantoor in het Lunar and Planetary Laboratory aan de Universiteit van Arizona. Hij denkt even na en voegt eraan toe: "Misschien Wild 2."
De komeet Wild 2 werd in 2004 bemonsterd door NASA's Stardust-missie. Het was de eerste monster-terugkeermissie van het agentschap sinds het Apollo-programma, hoewel het niet de brutaliteit benaderde van wat Lauretta en zijn team doen bij Bennu. Stardust verzamelde deeltjes in de kielzog van de komeet, waarvan de grootste ongeveer een millimeter was, en vond aminozuren die essentieel zijn voor het leven, waardoor het wetenschappelijke begrip van komeetvorming verandert. OSIRIS-REx daarentegen neemt tot 4, 4 pond van de koolstofhoudende asteroïde mee naar huis. Het is onmogelijk om te voorspellen wat de steengroeve zal onthullen, omdat wordt aangenomen dat de componenten van Bennu ouder zijn dan het zonnestelsel zelf, maar het bestuderen van dergelijk oud materiaal zal waarschijnlijk lacunes opvullen in onze modellen voor de vorming van zonnestelsels en het pad dat uiteindelijk leidde tot leven op aarde.
Afbeelding van de asteroïde Bennu gemaakt door het OSIRIS-REx-ruimtevaartuig op 16 november 2018, vanaf een afstand van 136 km. (NASA / Goddard / Universiteit van Arizona) Monster-retourmissies zijn precies hoe ze klinken, ze pakken een hemels exemplaar in zijn natuurlijke habitat en brengen het naar huis voor analyse. Hoewel planetaire wetenschappers tovenarij met landers en rovers hebben gewerkt, zijn hun mechanische proxy's nog steeds frustrerend beperkt in de wetenschap die ze kunnen doen. De wetenschappelijke lading van robots wordt beperkt door massa en kracht, terwijl spectrometers op aarde de grootte van een gebouw kunnen hebben. Een synchrotron kan een kilometer breed zijn. Dat zijn Star Trek-maten. Het idee achter voorbeeldretour is dat als we de tools niet naar het doel kunnen brengen, we het doel naar de tools brengen.
"Ik was in dit gebouw in 2008 toen de Phoenix-lander op het Marsoppervlak was, en die eerste bollen Mars zouden niet uit de robotarm schudden voor analyse, " zegt Lauretta. “Ze hebben het eindelijk ontdekt. Ze warmden het op, en het liet los en vond zijn weg naar de massaspectrometer, en we krabden onze hoofden en probeerden het te begrijpen. En ik dacht bij mezelf: als ik één korrel had die ik uit dat schepje kon nemen, zou ik je honderd keer meer informatie kunnen vertellen dan wat je net van dat instrument hebt gehaald. '
Niet alle gebieden van planetair onderzoek worden naar voren gebracht door steekproefanalyse. Een geofysicus in de hoop een planetair object te begrijpen, zal in eerste instantie misschien niet naar een schop met buitenaardse regolieten reiken. NASA heeft een gevestigde exploratiecadans voor het begrijpen van planetaire lichamen: flyby, orbiter, lander, rover, sample-return missie en vervolgens een menselijke missie. De maan selecteerde elk vakje. Mars 2020, de volgende rover van NASA die in het gelijknamige jaar van start gaat, begint met het cachingproces voor monsters. Het zal Mars-vuil bottelen zodat een toekomstige lander zich kan verzamelen en terug naar huis kan schieten. Daarna stuur je astronauten.
"Decennialang ontbraken monsters in de studie van Mars, " zegt Lindy Elkins-Tanton, de directeur van de School of Earth and Space Exploration aan de Arizona State University. “Hoe geavanceerd we ook zijn met instrumentatie op afstand, het is verbazingwekkend hoeveel we nog meer leren als we het in handen hebben. Er is gewoon geen vervanging. '
Hoewel planetaire wetenschappers Mars-meteorieten bestuderen voor inzicht in de geschiedenis van die planeet, kunnen de meteorieten de vraag niet beantwoorden of Mars ooit een verblijfplaats van het leven was geweest. Bovendien weten wetenschappers niet precies waar of wanneer de monsters zijn ontstaan voordat ze op aarde zijn neergestort. Hoewel op aarde ontdekte meteorieten van Mars nauwkeurig kunnen worden gedateerd, worden ze beschouwd als een waarschijnlijk bevooroordeeld monster, jong ten opzichte van het Marsoppervlak.
Elkins-Tanton maakt deel uit van het Mars 2020-wetenschapsteam en dient als hoofdonderzoeker van de Psyche-missie van NASA om een metalen asteroïde te bestuderen, waarvan wordt gedacht dat deze een planetaire kern is, die in 2022 wordt gelanceerd. Ze zegt dat wetenschappers meteen Martian zouden bestuderen monsters voor organische materialen en hun isotopische make-up. Een dergelijke studie van isotoopverhoudingen zou een sterke indicatie geven of het materiaal door het leven is gemaakt.
Onderzoekers zouden ook de steekproef dateren, "iets wat we niet met enige nauwkeurigheid met robots kunnen doen, " zegt Elkins-Tanton. "Er is super, super fijn werk in isotopenlaboratoria nodig om de exacte leeftijd van een mineraal graan of bovenste gesteente te krijgen." Wetenschappers missen momenteel absolute datums voor rotsen op het oppervlak van Mars, en "monsters zouden helpen om enkele van deze lange- staande argumenten over wanneer Mars nat was. Wat waren de verschillende aionen, de tijdperken van verschillende chemische activiteit op het oppervlak op Mars? "
Ruimtevaartuigen van elke smaak worden inherent beperkt door de wetenschappelijke hardware die ze vliegen. Tegen de tijd dat Galileo in 1995 in Jupiter aankwam, was het instrumentarium tien jaar oud. Hoewel de technologie in dat decennium vooruit sprong, kon de arme oude Galileo er niets van benutten. Monstermissies daarentegen zijn in wezen toekomstbestendig, zegt Ryan Zeigler, Apollo-voorbeeldconservator van NASA. Naarmate de technologie vordert, kunnen monsters uit de opslag worden gehaald en opnieuw worden bekeken voor nieuwe analyse.
"Ik ben opgegroeid in de maanwetenschap met een kurkdroge maan, " zegt hij. “Op aarde heeft bijna elke rots een mineraal met water erin vastgebonden. Maar toen wetenschappers naar de Apollo-monsters keken, zagen ze dat niet. ”Dit gebrek aan water werd verwerkt in modellen van hoe de maan werd gevormd, hoe deze evolueerde en op zijn beurt suggereerde waaruit de aarde ooit was gemaakt. "En toen tien jaar geleden hadden we betere instrumenten en keken we opnieuw naar de glazen en mineralen in de maanmonsters en vonden we water in beide." De maanmodellen moesten worden herwerkt. “Als er vluchtige stoffen in de maan zijn, is de gigantische impacthypothese haalbaar? Ja, maar wetenschappers moesten de manier aanpassen waarop de gigantische impact werkte om vluchtige stoffen in de buurt te houden. Dat was belangrijk. "
Dergelijke analyses zullen dividenden betalen wanneer astronauten daar terugkeren. “Het kost veel geld om iets naar de maan te sturen, dus het gebruik van hulpbronnen die we ter plaatse kunnen doen, is cruciaal. En we kunnen de samenstelling van de maan uit Apollo-monsters gebruiken om te begrijpen wat we kunnen gebruiken. ”Zeigler legt uit dat metalen in de maanregoliet kunnen worden gebruikt om habitats te maken. Water kan ook worden gewonnen. “Wetenschappers hebben een half dozijn verschillende manieren bedacht om zuurstof uit maangrond te maken, met behulp van de Apollo-monsters, op kleine schaal, om op te oefenen. Als ik grote hoeveelheden water op de maan of waterstof en zuurstof kan produceren, is dat raketbrandstof! Wat op zijn beurt menselijke verkenning van andere delen van het zonnestelsel mogelijk maakt. "
NASA's OSIRIS-REx ruimtevaartuig wordt onthuld nadat de beschermhoes is verwijderd in de Payload Hazardous Servicing Facility in Kennedy Space Center in Florida, op 21 mei 2016. (NASA / Dimitri Gerondidakis) Alle monsters van hemellichamen worden behandeld en opgeslagen door de Astromaterials Research and Exploration Science Division van het Johnson Space Center van NASA in Houston. Telkens wanneer een nieuw monster wordt verzameld, worden nieuwe faciliteiten gebouwd die geschikt zijn voor de bron en het monster geïsoleerd en onbezoedeld houden. Hoewel OSIRIS-REx zijn Bennu-monsters pas in 2023 zal retourneren, zal Johnson binnenkort beginnen met de bouw van een nieuwe set labs om Bennu te huisvesten en ook een deel van de asteroïde Ryugu, die binnenkort zal worden bemonsterd door het Japanse ruimtevaartuig voor ruimtevaartonderzoek (JAXA) hayabusa-2.
Het NASA-centrum heeft al studies uitgevoerd naar het opslaan van Mars-monsters; het is gewoon een kwestie van die missie dicht genoeg bij de finish halen om kranen en bulldozers te mobiliseren voor de nieuwe opslagfaciliteiten op aarde. Evenzo houdt de divisie astromaterialen de Japanse missie Martian Moons Exploration (MMX) in de gaten, die in 2024 wordt gelanceerd en de grootste van Mars 'twee manen, Phobos, zal testen.
Dichter bij huis is er CAESAR, een finalist voor het New Frontiers-programma van NASA, dat in 2038 komeet 67P / Churyumov-Gerasimenko zou testen als het voor financiering is goedgekeurd. "We zijn al aan het kijken wat er nodig zou zijn om monsters van een komeet te cureren, " zegt Zeigler. “Gelukkig hebben we veel tijd, omdat het een uitdaging is. Het is koud, er is gas bij betrokken, er zijn vluchtige stoffen bij betrokken. Het is niet onmogelijk, maar we zullen opnieuw moeten leren hoe we dit doen en protocollen bedenken voor de manier waarop we volledig nieuwe soorten monsters verwerken. "
De monsters terug op aarde krijgen, hoewel buitengewoon uitdagend, is slechts het halve werk. De echte wetenschap begint zodra ze veilig en gezond in opslag zijn.
"Een reden waarom de Apollo-monsters nog steeds nuttig zijn voor de wetenschap, " zegt Zeigler, "is omdat we tijd en moeite hebben besteed om goed voor ze te zorgen, zodat ze ons over de maan vertellen en niet over Houston."
David W. Brown is auteur van One Inch From Earth, het verhaal van de wetenschappers achter de missie van NASA naar Europa. Het zal volgend jaar worden gepubliceerd door Custom House.
