Hoe NASA de maanstenen van Apollo 50 jaar lang heeft bewaard



Ik mag de maanstenen niet aanraken.

In de kamer waar NASA de monsters bewaart die Apollo-astronauten decennia geleden naar de aarde hebben gebracht, kijk ik naar rotsen en trays van vuil door glas. Maar mijn gidsen zijn stevig: niemand raakt de maanstenen aan.

Dit is het ongerepte monsterlaboratorium in het Johnson Space Center van NASA in Houston. Hier zijn is een grote deal voor mij. Ik heb jarenlang gekeken naar kosmische gesteenten van een afstand – mijn jeugd had veel sterrenkijken door een telescoop en in mijn baan als laborante verwerkte ik foto's van Mars. Ik heb er genoeg van om een ​​handjevol buitenaards zand op te scheppen en het door mijn vingers te laten lopen. Tegenwoordig voelt de kans zo dichtbij als het onwaarschijnlijk is.

Voordat ik deze schone kamer betreed, verwijder ik al mijn sieraden, inclusief mijn trouwring. Mijn gidsen en ik bedekken onze schoenen met blauwe papieren slofjes en stappen in jumpsuits van het hele lichaam met ritsen van navel tot nek en klikken op de enkels, polsen en keel. Eenmaal in de witte konijnpakken hebben we neopreenhandschoenen aangetrokken, een haarkleed en een paar kniehoge laarzen over de blauwe slofjes getrokken. Ten slotte brengen we een volledige minuut door in een luchtdouche in de cabine van een telefooncel, onder een constante bries die van het plafond naar de vloer waait om ons eventuele achtergebleven stof te verwijderen.

Speciaal verslag: Moonstruck

50 jaar na Apollo 11, blijft de maanwetenschap nog steeds verrassend en verrukkelijk

Dit verhaal maakt deel uit van een speciaal verslag dat de blijvende fascinatie van de mens voor de maan viert en de vele manieren onderzoekt waarop het het leven op aarde beïnvloedt. Meer artikelen zullen in de komende weken worden gepubliceerd. .

In de schone kamer sta ik tegenover een andere barrière: de rotsen worden opgeslagen in veilige, onder druk staande kasten – zoals grote terraria – gevuld met zuivere stikstof. De enige manier om de monsters te bereiken, is door al-gehandschoende handen in een andere set handschoenen te steken die uit de kasten glijden als zombiearmen.

Slechts vijf mensen in de wereld kunnen routinematig omgaan met deze kostbare steentjes, vertelt verwerker Charis Krysher me. Zij is een van hen. Maar zelfs Krysher en de gelukkigen kunnen de monsters niet rechtstreeks aanraken. Om een ​​Apollo-rots op te pakken, moet Krysher ofwel een roestvrij stalen pincet gebruiken of haar vingers in een derde set handschoenen van Teflon schuiven.

"Je verliest behoorlijk wat behendigheid", zegt ze. "Je went er aan, maar het vergt oefening."

Al deze inspanningen moeten de 382 kilogram rotsen, kernmonsters, kiezelstenen, zand en stof van de maan tijdens de zes Apollo-landingen van 1969 tot en met 1972 beschermen. Die onschatbare monsters bieden nog steeds nieuwe details over hoe de maan – en het hele zonnestelsel – gevormd en ontwikkeld. De rotsen hebben de ruige leeftijden van alle oppervlakken van de rotsachtige planeten onthuld en een discussie op gang gebracht over de vraag of een oude herverdeling van de buitenplaneten op aarde (SN Online: 9/12/16).

"Een van de grootste misvattingen is dat de Apollo-monsters niet meer worden bestudeerd en dat de Apollo-monsters ons alleen over de maan vertellen", zegt Ryan Zeigler, monsterconservator van Apollo in het Johnson Space Center. "Geen van beide is waar."

In feite opent NASA een cache van ongerepte monsters voor nieuwe studies op deze 50e verjaardag van de Apollo 11 maanlanding op 20 juli 1969.

MAAN ROCK CENTRAAL Science News astronomie schrijver Lisa Grossman ging dit voorjaar achter de schermen naar NASA's ongerepte sample lab in Johnson Space Center in Houston en zag de maan van dichtbij dichtbij komen – of zo dichtbij als niet-astronauten kunnen krijgen.

Lunaire wetenschap gaat van start

Sinds die eerste stukjes maan zijn aangekomen, heeft NASA ongeveer 50.000 individuele monsters naar 500 onderzoekslaboratoria in meer dan 15 landen gestuurd. Zelfs met al dat delen, is meer dan 80 procent van de oorspronkelijke trek nog steeds onaangeroerd. Houdend met NASA's hypercareful benadering, wordt bijna 15 procent van die partij opgeslagen in een kluis bij de White Sands Test Facility in de buurt van Las Cruces, N.M., op ongeveer 1300 kilometer rijden van Houston.

Ontwerpers bouwden ook dit boxy, beige gebouw in Houston, dat in 1979 werd geopend, met bepaalde rampen in het achterhoofd. De structuur is orkaanbestendig en het ongerepte monsterlab is één verhaal boven het maaiveld om overstromingen te voorkomen.

Toen de maanmonsters voor het eerst op aarde arriveerden, werden ze naar Houston gevlogen en wekenlang in quarantaine geplaatst (net als de astronauten). Onderzoekers wilden de monsters beschermen tegen aardse vervuiling en het leven op aarde veilig houden voor de monsters. Niemand wist of er iets op de maan leefde, of dat potentieel maanleven giftig zou zijn voor aardbewoners.

Die eerste monsters werden verzameld door Apollo 11-astronauten Neil Armstrong en Buzz Aldrin, die ongeveer 21,5 kilogram maanstenen en vuil in opbergdozen schepten.

Van die eerste verzameling ging ongeveer 700 gram naar een biologisch testlaboratorium. Daar werden monsters in beveiligde kamers geplaatst met muizen, vissen, vogels, oesters, garnalen, kakkerlakken, huisvliegen, platwormen en eencellige organismen, plus 33 soorten planten en zaailingen. Wetenschappers keken toe om ervoor te zorgen dat geen van de testsoorten stierf of mutaties ontwikkelden, en dat er niets in de maankorrels zelf groeide.

Toen er niets gebeurde, werden ongeveer zeven kilo van de Apollo 11-rotsen verkaveld naar laboratoria over de hele wereld, zo ver van Houston als Tokio en Canberra, Australië. Onderzoekers die deze rotsen bestudeerden kwamen overeen om hun bevindingen niet te publiceren alvorens samen te komen om ze te bespreken op de eerste Lunar Science Conference, die in januari 1970 in Houston werd gehouden.

"Geen andere set van geologische monsters is ooit zo uitgebreid onderzocht," schreven Geoloog (en later Apollo 17 astronaut) Harrison Schmitt en collega's in de inleiding van de conferentie.

Die studies, die de discipline "maanwetenschap" lanceerden, leidden vrijwel onmiddellijk tot een nieuw begrip van de oorsprong van de maan. Die theorie is nog steeds de leidende theorie van vandaag: de maan vormde, heet en gesmolten, uit het stollende puin van een (SN: 4/15/17, p. 18).

"Wat een pracht"

Het feit dat wetenschappers de juiste monsters hadden om te onthullen dat de maan ooit heet en kleverig was, was een meevaller.

Aan het einde van de eerste moonwalk, "het laatste wat er gebeurde was dat Neil Armstrong in de rotskist keek en dacht: dit ziet er een beetje leeg uit," zegt Zeigler. Dus Armstrong schopte in negen bollen grond om te voorkomen dat de grote monsters stuiteren. "Het was een bijzaak."

Die extra bodem bevatte een schat: kleine witte en lichtgrijze rotsen die anorthosieten werden genoemd. Deze rotsen staken uit tegen de donkere vulkanische basaltlagen die het grootste deel van de landingsplaats vormden.

"De anorthosieten waren totaal onverwacht", schreef geoloog John Wood en collega's van het Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge, Massachusetts, in 1970 in Wetenschap. De lage dichtheid van de rotsen suggereerde dat ze deel uitmaakten van een oude korst nadat ze naar de oppervlakte van een maan-magma-oceaan waren getogen, redeneerde het team van Wood. Als een groot deel van de maan ooit vloeibaar magma was, zou zwaarder materiaal in de klodder zakken en lichtere dingen zoals de anorthosieten zouden stijgen. Een onafhankelijk team onder leiding van mineralogist Joseph Smith van de University of Chicago kwam met een vergelijkbaar beeld.

Ons moderne begrip van die maan in de magma-oceaan is complexer, zegt planetair wetenschapper Steve Elardo van de Universiteit van Florida in Gainesville. De maan moet verschillende stadia doorlopen om van die gesmolten massa naar de vaste rots van vandaag te veranderen: eerst scheiden in lichte korst en dichte mantel, en dan afkoelen in de tijd.

Maar wanneer onderzoekers de leeftijd van rotsen meten die uit die verschillende tijdperken zouden moeten komen, lijken ze allemaal ongeveer hetzelfde te zijn: 4,35 miljard jaar oud.

Het resultaat "heeft geochemisten voor een lus gegooid", zegt Elardo. Ofwel hun metingen waren verkeerd, of alles gebeurde erg snel.

Toch bleef het belangrijkste idee dat de hele maan ooit vloeibaar gesteente was standvastig. In feite denken geologen nu dat dit de levenscyclus is voor de meeste jonge planeetachtige lichamen.

"We praten zelfs over magma oceanen, kleintjes, voor asteroïden," zegt Elardo.

Die groepen in 1970 hadden minder dan zes maanden om de monsters te bestuderen, de anorthosieten te ontdekken en erachter te komen wat het allemaal betekende. "En ze hebben het in principe goed gedaan," zegt Elardo. "Dat schiet me altijd een beetje dwars."

In 1971 vertelde NASA aan Apollo 15 de astronauten David Scott en James Irwin om uit te zien naar heldere witte rotsen die dit idee met meer studie zouden kunnen bevestigen. Het missie-transcript toont hun opwinding toen ze er een vonden tijdens een maanwandeling.

"Het gaat over – oh, jongen!"Zei Scott. "Raad eens wat we zojuist hebben gevonden … Wat een schoonheid." Irwin stemde in: "Ik denk dat we hebben gevonden waarvoor we kwamen."

Krysher laat me delen van de monsters van zowel Armstrong als Scott zien, weergegeven in afzonderlijke kasten. De bodem van Apollo 11 vult wat eruit ziet als twee metalen cupcake wrappers. Tussen een laag donkere korrels, zie ik een paar witte vlekjes, de anorthosieten. De rots van Scott is de bijnaam de Genesis Rock, omdat het destijds een van de oudste maanrotsen was. Ik begrijp waarom het eruit sprong: het is een schitterend, krijtwit. Het overblijfsel dat wordt tentoongesteld is kleiner dan ik had verwacht, ongeveer de grootte van een limoen. Het zou gemakkelijk in mijn hand kunnen passen.

"Mag ik het vasthouden?" Vraag ik Krysher. Geen dobbelstenen. Ik moest het vragen, hoewel Zeigler me al eerder had gewaarschuwd voordat ik arriveerde: "We hebben vrij strikte regels over mensen die hun (gehandschoende) handen in de kasten steken om monsters aan te raken. Kortom, het is een enige-als-je-gelopen-op-de-maan regel. "

Een natte wereld

Door ongerepte monsters uit de buurt van nieuwsgierige vingers te houden, konden wetenschappers een van de meest verrassende maanontdekkingen van de afgelopen 50 jaar maken: de maan is nat. In het afgelopen decennium hebben wetenschappers honderden keren meer water gevonden in maanmonsters dan onderzoekers in het tijdperk van Apollo realiseerden dat ze bestonden.

De eerste studies van Apollo-monsters suggereerden dat de maan kurkdroog was, met minder dan 1 deel per miljard water. Dat was logisch: als de maan warm werd geboren, zouden water en andere gemakkelijk verdampte moleculen snel zijn weggekookt.

Maar in de late jaren 2000 begonnen onderzoekers hints te vinden van oud vocht dat gevangen zat in maanmonsters. Alberto Saal van de Brown University en collega's hebben een ionenmicrobejas gebruikt, meldde het team Natuur in 2008 (SN: 8/2/08, p. 12).

Gebaseerd op de hoeveelheid water in de kralen, schatten de onderzoekers dat het magma onder de korst van de maan tot 750 deeltjes per miljoen water had kunnen bevatten. Later vonden studies water in de diepere mantel van de maan, misschien net zoveel als de aarde: tientallen tot honderden delen per miljoen, zei planetaire wetenschapper Francis McCubbin van NASA Johnson in maart tijdens de Lunar and Planetary Science Conference in The Woodlands, Texas.

Er is nog steeds veel onenigheid over hoeveel water de maan precies bevat, zei McCubbin. Maar maanmonsters houden onder onberispelijke omstandigheden was cruciaal voor het ontdekken van water 40 jaar nadat de rotsen naar de aarde werden gebracht. "We moeten ervoor zorgen dat we die monsters samenstellen op een manier die onze kleinkinderen en hun kleinkinderen kunnen blijven ontdekken, en dat is van cruciaal belang", zei hij.

Dit is, denk ik, een reden waarom ik de maanstenen niet kan aanraken. Ik ben te vol met water. Dat is ook de lucht.

Ongezongen helden

Dat is het hele punt van voorbeeldcuratie, zegt processor Lacey Costello. "Onderzoek krijgt de eer." Maar curatie is cruciaal.

Processors bewaren en bereiden de monsters voor en zorgen ervoor dat er geen besmetting is. Zonder die inspanning, zegt Costello, zouden de gegevens die onderzoekers krijgen niet accuraat zijn. "Hoe kon je het vertrouwen als de monsters mogelijk besmet waren?"

Curatie omvat meer dan alleen maar drie sets handschoenen. Processors houden een gedetailleerde database bij van elke sample die ooit van de maan is genomen, plus elke chip en slice die ooit is verdeeld van de originele sample. Deze specialisten fotograferen en registreren de massa van elk deelmonster voordat ze worden weggegooid in een kluis, achter dezelfde soort deur die de Amerikaanse goudreserves beschermt bij Fort Knox. De processors behouden zelfs de noord-zuid en op-neer oriëntatie die de rotsen op de maan hadden.

"We hebben uitgebreide procedures", zegt bewerker Andrea Mosie, een geboren in Houston die al 43 jaar in het laboratorium voor maanmonsters werkt. Ze studeerde op de middelbare school in het Manned Spacecraft Center – de oorspronkelijke naam van het Johnson Space Center – in juli 1969 toen de eerste rotsen binnenkwamen.

Haar supervisor liet haar bij vergaderingen van de maanmissieplanning zitten. "Ik deed eigenlijk meer dan ik had moeten doen, wat heel bemoedigend was", zegt ze. "En ik was in hetzelfde gebouw met de astronauten, dus dat was geweldig."

Na het behalen van diploma's in chemie en wiskunde keerde Mosie terug naar NASA. "De schone kamer was de perfecte plaats voor mij … omdat ik een erg kieskeurig persoon ben", zei ze tijdens een lezing op de maan- en planetaire wetenschapsconferentie. "Alles heeft een procedure. Ik sta waarschijnlijk op de zenuwen van veel mensen. "

Mosie trainde Krysher, Costello en andere verwerkers die bij het laboratorium kwamen. 'Ze is onze maangodin,' grapte Krysher. Krysher startte ongeveer vijf jaar geleden in het maanlab nadat hij het grootste deel van een decennium als lucht- en ruimtevaartingenieur had doorgebracht.

Costello schakelde ook over van lucht- en ruimtevaarttechnologie naar geologie nadat een lezing over meteorieten leidde tot een passie voor planeten. Zij is de newbie, in januari lid van het lab. Ze realiseerde zich al snel dat een groot deel van haar werk onderzoekers helpt het beste staal voor hun studie te vinden.

"Curatoren verwerven de meest intieme kennis van de monsters", zegt Costello. "Vaak weten onderzoekers wat ze willen. Maar er zijn momenten waarop ze denken dat ze weten wat ze willen en misschien ook niet. "

Zodra de juiste maansteen is gekozen, boren de processors een klein stukje van het hoofdmonster af. Een typisch deelmonster dat naar een onderzoeksgroep wordt gestuurd, weegt tussen een halve en een gram en kan misschien een kwart theelepeltje bevatten.

"Door de jaren heen hebben de wetenschappers meer kunnen doen met veel minder," zegt Krysher. Dat is waarom zoveel van de collectie nog steeds ongerept is.

Er zijn ook procedures om rekening te houden met menselijke zwakheden. Om vervuiling te minimaliseren, kunnen slechts drie materialen in direct contact komen met de monsters: aluminium, roestvrij staal en Teflon. Vandaar het pincet en extra handschoenen. En als er tijdens het samplen stof of een stuk steen afbreekt, wordt dat bit een nieuw monster.

Ik krijg eindelijk de kans om de processor te spelen. Ik zie een lege kast en tot mijn vreugde, laten mijn gidsen me mijn handen met dubbele handschoenen plaatsen en doen alsof ze een monster verwerken.

Ik worstel om mijn vingers in de handschoenen te steken, die als ballonnen golven van de hogere druk in de kast. Het rubber wikkelt strak om mijn armen: ik heb bijna het gevoel dat ik mijn armen in een dikke vloeistof duw. Ik pak onhandig een roestvrijstalen hamer en een beitel in de kast. Ik bootst een hoek af van een denkbeeldig monster. Zelfs zonder een echte maansteen vind ik mezelf blij van het lachen.

Voor de curatoren, "die opwinding duurt voor altijd," vertelt Mosie me. 'Telkens wanneer je met een monster omgaat, besef je … dat je een van de weinigen bent die dit ooit zal doen. … Dat is een speciale gelegenheid en het is een geweldige verantwoordelijkheid.'

Geoloog Beck Strauss herinnert zich dat gevoel. Terwijl hij postdoc was aan de Rutgers University in Piscataway, N.J., kon Strauss een ongerept monster van Apollo 12 openen.

"Dat was een van de coolste dingen die ik heb gedaan – om de eerste persoon te zijn die een stuk van deze rots vasthoudt", zegt Strauss, nu bij het National Institute of Standards and Technology in Gaithersburg, Md.

Bij Rutgers bestudeerden Strauss en zijn collega's magnetische velden bewaard in maanrotsen om erachter te komen hoe het interieur van de maan in de loop van de tijd is veranderd. Het karnen van vloeibare steen in de kern van de maan, of op de grens tussen de kern en de mantel, zou een magnetisch veld kunnen hebben aangedreven dat verzwakte toen de maan afkoelde en stolde.

Strauss presenteerde werk tijdens de maart-maan- en planetaire wetenschapsconferentie, wat suggereert dat de vroege maan een sterk magnetisch veld had dat 3 miljard jaar geleden verdween. De maan handhaafde nog een miljard tot 2 miljard jaar een zwakker magnetisch veld voordat het veld vandaag praktisch tot niets daalde.

Met vooruitgang in de afgelopen 50 jaar kunnen geologen kleinere en kleinere magnetische velden in de maanstenen meten, zegt Strauss: "Laten we informatie bekijken die tijdens het Apollo-tijdperk alleen maar fysiek ontoegankelijk was."

En Strauss voelt al die geschiedenis in het werk. "Voor mij om de experimenten te doen die ik doe en de gegevens die ik heb te verzamelen, moesten we eigenlijk ruimtevluchten uitvinden," zegt Strauss. Bijna 50 jaar na Apollo mocht Strauss het lab inlopen, een kluis openen, "en deze ongelooflijke kleine stukjes van onze maan verwijderen en allerlei leuke dingen over hen leren. Ik vind dat geweldig. "

Wanneer de NASA monsters stuurt naar onderzoekslaboratoria, wordt er geen speciale koeriersdienst van de overheid gebruikt, alleen de reguliere post, FedEx of UPS. Om dieven af ​​te schrikken, maken de curatoren de pakketten onopvallend. "We schrijven duidelijk niet:" Dit is hier een maansteen, "zegt Mosie. Ze geeft toe dat er een paar monsters zijn verloren in de e-mail. Maar het heeft geen zin ze te verzekeren. "Ze zijn van onschatbare waarde," zegt ze. Geen enkele hoeveelheid geld kan ze vervangen.

Verborgen schatten

Maar er zijn manieren om nieuwe monsters te vinden in dezelfde oude rotsen. Veel van de Apollo-rotsen zijn cementachtige aggregaten genaamd breccias, die rotsen aan de binnenkant kunnen verbergen die van buitenaf niet zichtbaar zijn. Tot voor kort was de enige manier om die verborgen rotsen te vinden, het openbreken van de breccias met een beitel. Maar in 2017 kreeg het ongerepte monsternamatorium een ​​CT-scanner om in de rotsen te kijken zonder ze te breken. Dat laat curators weten waar ze de rotsen moeten afsnijden om ongeziene stukjes te verzamelen.

Sommige ongerepte monsters staan ​​op het punt uit de opslag te komen. Drie buisjes grond die tijdens Apollo 15, 16 en 17 van het maanoppervlak is getrokken, zijn sinds de jaren zeventig afgesloten. In maart kondigde NASA aan dat ze kostbare bits van die buizen zullen ontvangen.

En nieuwe missies zijn aan de horizon. In april heeft NASA-beheerder Jim Bridenstine een voorstel aangekondigd om. China is van plan een (SN: 11/24/18, p. 14). Die maanstenen zijn de eerste monsters uit dat deel van de maan en de eerste keer terug sinds 1976.

"Monsters nemen van een ander deel van de maan zou een revolutie teweegbrengen in ons begrip van de maan en het zonnestelsel, net als de Apollo-monsters dat deden," zegt Zeigler.

Ik dacht dat ik misschien een astronaut moest worden om eindelijk een maansteen te bemachtigen. Maar ik vond een gemakkelijkere manier. Het Smithsonian National Air and Space Museum in Washington, D.C., heeft een stuk basalt, genaamd de Touch Rock, van Apollo 17 te zien. Iedereen kan rechtop lopen en het aanraken.

Ik kan een glimlach niet onderdrukken als ik er met mijn vingers over stoot. De steen is koel en glad, als een rivierrots. Maar in plaats van te worden versleten door water en tijd, is dit stuk van onze maan gepolijst door miljoenen menselijke handen.


Dit verhaal verschijnt in het nummer van 7 juli 2019 van Science News met de kop: "Een bezoek aan Moon Rock Central: conservatoren behandelen de Apollo-monsters als dierbaarder dan goud."