Jak NASA 50 let uchovávala měsíční kameny Apollo v bezpečí před kontaminací

Nesmím se měsíčních kamenů dotýkat.

V místnosti, kde NASA uchovává vzorky, které astronauti Apolla přivezli na Zemi před desítkami let, si přes sklo prohlížím kameny a zásobníky s hlínou. Moji průvodci jsou však neoblomní:

Toto je nedotčená laboratoř vzorků v Johnsonově vesmírném středisku NASA v Houstonu. Být tady je pro mě velká věc. Strávil jsem roky pozorováním vesmírných hornin z dálky – v dětství jsem hodně pozoroval hvězdy dalekohledem a při práci v laboratoři na vysoké škole jsem zpracovával snímky Marsu. Nemohl jsem se dočkat, až si naberu hrst mimozemského písku a nechám si ho protéct mezi prsty. Dnes mi ta příležitost připadá stejně blízká jako nepravděpodobná.

Přihlaste se k odběru nejnovějších zpráv z Science News

Hlavní zprávy a shrnutí nejnovějších článků z Science News, které vám budou doručeny do schránky

Před vstupem do této čisté místnosti si sundávám všechny šperky včetně snubního prstenu. S mými průvodci si zakrýváme boty modrými papírovými botičkami a nastupujeme do celotělových kombinéz se zipy od pupíku ke krku a patentkami na kotnících, zápěstích a krku. Jakmile jsme v bílých králičích kombinézách, navlékneme si neoprenové rukavice, pokrývku vlasů a navíc si přes modré botičky natáhneme vysoké boty po kolena. Nakonec strávíme celou minutu stáním ve vzduchové sprše o velikosti telefonní budky, pod stálým větrem vanoucím od stropu k podlaze, aby nás zbavil veškerého přetrvávajícího prachu.

Vnitř čisté místnosti čelím další překážce: Kameny jsou uloženy v bezpečných přetlakových skříních – jako velká terária – naplněných čistým dusíkem. Jediný způsob, jak se ke vzorkům dostat, je strčit už tak ruce v rukavicích do další sady rukavic, které ze skříní mávají jako ruce zombie.

Jen pět lidí na světě může běžně manipulovat s těmito vzácnými kamínky, říká mi zpracovatelka vzorků Charis Krysherová. Ona je jednou z nich. Ale ani Krysherová a těch pár šťastlivců se nemůže vzorků přímo dotknout. Aby mohla vzít do ruky kámen z Apolla, musí Krysherová použít buď pinzetu z nerezové oceli, nebo zasunout prsty do třetí sady rukavic z teflonu.

„Ztrácíte tím docela dost obratnosti,“ říká. „Člověk si na to zvykne, ale chce to cvik.“

Všechno toto úsilí má ochránit 382 kilogramů hornin, vzorků jader, oblázků, písku a prachu vyzvednutých z Měsíce během šesti přistání Apolla v letech 1969 až 1972. Tyto neocenitelné vzorky stále nabízejí nové podrobnosti o tom, jak se Měsíc – a celá sluneční soustava – formoval a vyvíjel. Horniny odhalily přibližné stáří povrchu všech kamenných planet a informovaly o debatě, zda dávné přeskupení vnějších planet způsobilo bombardování Země meteority (SN Online: 9/12/16).

„Jedním z největších omylů je, že vzorky z Apolla se již nezkoumají a že vzorky z Apolla nám vypovídají pouze o Měsíci,“ říká Ryan Zeigler, kurátor vzorků z Apolla v Johnsonově vesmírném středisku. „Ani jedno z toho není pravda.“

Ve skutečnosti NASA v den 50. výročí přistání Apolla 11 na Měsíci 20. července 1969 zpřístupňuje zásobu nedotčených vzorků k novému studiu.

Astronomka Lisa Grossmanová, autorka časopisu Science News, se letos na jaře vydala do zákulisí nedotčené laboratoře NASA pro vzorky v Johnsonově vesmírném středisku v Houstonu a prohlédla si měsíční horniny zblízka – nebo tak zblízka, jak se k nim mohou dostat neastronauti.

Měsíční věda startuje

Od doby, kdy dorazily tyto první kousky Měsíce, poslala NASA asi 50 000 jednotlivých vzorků do 500 výzkumných laboratoří ve více než 15 zemích. I přes toto sdílení zůstává až 80 % původního nákladu stále netknuto. Téměř 15 procent z tohoto množství je uloženo v trezoru v testovacím zařízení White Sands poblíž Las Cruces v americkém státě New York, zhruba 1300 kilometrů od Houstonu.

Projektanti tuto krabicovitou béžovou budovu v Houstonu, která byla otevřena v roce 1979, stavěli také s ohledem na určité katastrofy. Stavba je odolná proti hurikánům a nedotčená laboratoř na vzorky je jedno patro nad úrovní terénu, aby se zabránilo záplavám.

Když lunární vzorky poprvé dorazily na Zemi, byly dopraveny do Houstonu a na několik týdnů umístěny do karantény (stejně jako astronauti). Vědci chtěli vzorky uchránit před pozemskou kontaminací a uchránit pozemský život před vzorky. Nikdo nevěděl, zda na Měsíci něco žije a zda by případný měsíční život nebyl pro pozemšťany toxický.

Když byly v roce 1969 s Apollem 11 přivezeny na Zemi úplně první vzorky, pracovníci karanténní kontroly je převezli přímo do nedotčené laboratoře, aby se ujistili, že nepředstavují žádnou hrozbu. NASA

Tyto první vzorky odebrali astronauti Apolla 11 Neil Armstrong a Buzz Aldrin, kteří do úložných krabic nabrali asi 21,5 kilogramu měsíčních hornin a hlíny.

Z tohoto prvního sběru putovalo asi 700 gramů do biologické testovací laboratoře. Tam byly vzorky umístěny do zabezpečených komor s myšmi, rybami, ptáky, ústřicemi, krevetami, šváby, mouchami domácími, plošticemi a jednobuněčnými organismy a také s 33 druhy rostlin a sazenicemi. Vědci dohlíželi na to, aby žádný z testovaných druhů neuhynul ani se u něj nevyvinuly mutace a aby v samotných měsíčních zrnech nic nevyrostlo.

Když se nic nestalo, bylo zhruba sedm kilogramů hornin z Apolla 11 rozesláno do laboratoří po celém světě, a to tak daleko od Houstonu jako je Tokio a australská Canberra. Vědci, kteří tyto horniny zkoumali, se dohodli, že své poznatky nezveřejní dříve, než se sejdou, aby o nich diskutovali na první lunární vědecké konferenci, která se konala v Houstonu v lednu 1970.

Astronauti z Apolla 16 použili v roce 1972 tyto hrábě ke sběru vzorků měsíčního povrchu. NASA

„Žádný jiný soubor geologických vzorků nebyl nikdy tak rozsáhle zkoumán,“ napsal v úvodu konferenčního sborníku geolog (a pozdější astronaut Apolla 17) Harrison Schmitt a jeho kolegové.

Tyto studie, které odstartovaly obor „lunární věda“, téměř okamžitě vedly k novému pochopení původu Měsíce. Tato teorie je dodnes vedoucí teorií:

„Jaký krasavec“

To, že vědci měli k dispozici správné vzorky, které odhalily, že Měsíc byl kdysi horký a mazlavý, bylo štěstí.

Na konci první procházky po Měsíci „úplně poslední věc, která se stala, bylo, že se Neil Armstrong podíval do schránky na kameny a pomyslel si, že to vypadá trochu prázdně,“ říká Zeigler. Armstrong do ní tedy nahrnul devět lopatek zeminy, aby se velké vzorky nepohybovaly po okolí. „Byla to dodatečná myšlenka.“

Tato dodatečná zemina obsahovala poklad: drobné bílé a světle šedé kameny zvané anortosity. Tyto horniny vynikaly na pozadí tmavých vulkanických bazaltů, které tvořily většinu místa přistání.

„Anorthosity byly naprosto nečekané,“ napsal v roce 1970 v časopise Science geolog John Wood a jeho kolegové ze Smithsonovy astrofyzikální observatoře v Cambridge ve státě Massachusetts. Nízká hustota hornin naznačovala, že se staly součástí dávné kůry poté, co vystoupily na povrch měsíčního magmatického oceánu, uvažoval Woodův tým. Pokud byla kdysi velká část Měsíce tvořena tekutým magmatem, těžší látky by v něm klesaly a lehčí, jako jsou anortosity, by stoupaly vzhůru. S podobným závěrem přišel i nezávislý tým vedený mineralogem Josephem Smithem z Chicagské univerzity.

Pod mikroskopem vystupují anorthosity, charakteristické bílé horniny, které tvořily dávnou kůru Měsíce, z tmavšího vulkanického čediče. J. Wood a kol/Proc. Apollo 11 Lunar Sci. Conf. 1970

Naše moderní představy o tomto měsíčním magmatickém oceánu jsou složitější, říká planetární vědec Steve Elardo z Floridské univerzity v Gainesville. Měsíc musel projít různými fázemi, aby se z této roztavené hmoty proměnil v dnešní pevnou horninu: nejprve se rozdělil na lehkou kůru a hustý plášť a pak se časem ochladil.

Ale když vědci změřili stáří hornin, které by měly pocházet z těchto různých období, zdá se, že jsou všechny zhruba stejně staré: 4,35 miliardy let.

Výsledek „vyvedl geochemiky z míry,“ říká Elardo. Buď se jejich měření mýlila, nebo se vše odehrálo velmi rychle.

Přesto se hlavní myšlenka, že celý Měsíc byl kdysi tekutou horninou, udržela. Ve skutečnosti si geologové nyní myslí, že takový je životní cyklus většiny mladých těles podobných planetám.

„Dokonce mluvíme o magmatických oceánech, malých, u planetek,“ říká Elardo.

Tyto skupiny v roce 1970 měly méně než šest měsíců na to, aby prostudovaly vzorky, objevily anortozity a zjistily, co to všechno znamená. „A v podstatě se jim to podařilo,“ říká Elardo. „To mi vždycky tak trochu vyrazí dech.“

V roce 1971 NASA řekla astronautům Apolla 15 Davidu Scottovi a Jamesi Irwinovi, aby se poohlédli po jasně bílých kamenech, které by mohly tuto myšlenku potvrdit dalším studiem. Zápis z mise zachycuje jejich nadšení, když během procházky po Měsíci jeden takový našli.

„Je to asi – ach jo!“ řekl Scott. „Hádejte, co jsme právě našli…. To je ale krasavec.“ Irwin se přidal: „Myslím, že jsme našli to, pro co jsme přišli.“

Krysher mi ukazuje části Armstrongových i Scottových vzorků, vystavené v samostatných skříňkách. Půdy z Apolla 11 vyplňují něco, co vypadá jako dva kovové obaly na dortíky. Mezi vrstvou tmavých zrn zahlédnu několik bílých skvrn, anortozitů. Scottově hornině se přezdívá Genesis Rock, protože v té době patřila k nejstarším známým měsíčním horninám. Je mi jasné, proč vyčnívala: Je zářivě křídově bílá. Vystavený pozůstatek je menší, než jsem čekal, asi jako vápno. Snadno by se mi vešel do dlaně.

Kámen Genesis, který je zde zobrazen před zpracováním, je kus prvotní měsíční kůry, který v roce 1971 vyzvedli astronauti z Apolla 15. Na obrázku je vidět, že se jedná o úlomek měsíční kůry. Je bílý, protože obsahuje anortosity. NASA

„Mohu si ji podržet?“ zeptal jsem se. Zeptám se Kryshera. Žádná kostka. Musel jsem se zeptat, i když mě Zeigler před příjezdem varoval v e-mailu: „Máme docela přísná pravidla pro lidi, kteří strkají ruce (v rukavicích) do skříní, aby se dotýkali vzorků. V podstatě je to pravidlo „jen když jsi chodil po Měsíci“.“

Vlhký svět

Ochrana nedotčených vzorků před zvědavými prsty umožnila vědcům učinit jeden z nejpřekvapivějších měsíčních objevů posledních 50 let: Měsíc je mokrý. Během posledního desetiletí vědci našli v měsíčních vzorcích stokrát více vody, než si vědci v éře programu Apollo uvědomovali, že existuje.

První studie vzorků z programu Apollo naznačovaly, že Měsíc je suchý jako kost, s méně než 1 částicí vody na miliardu. To dávalo smysl: pokud se Měsíc narodil horký, voda a další snadno odpařitelné molekuly by se rychle vyvařily.

Z těchto dvou odměrů půdy odebraných během mise Apollo 11 obsahuje ten vpravo viditelné bílé skvrnky anortositu, úlomky dávné měsíční kůry. The Washington Post/Getty Images

Na konci roku 2000 však vědci začali nacházet náznaky dávné vlhkosti zachycené v měsíčních vzorcích. Alberto Saal z Brownovy univerzity a jeho kolegové použili iontovou mikrosondu k nalezení molekul vody hluboko v drobných sopečných skleněných kuličkách z měsíční půdy, uvedl tým v roce 2008 v časopise Nature (SN: 8/2/08, str. 12).

Na základě množství vody v kuličkách vědci odhadli, že magma pod měsíční kůrou mohlo mít až 750 částic vody na milion. Pozdější studie pak zjistily, že v hlubším plášti Měsíce je vody možná tolik jako na Zemi: desítky až stovky částic na milion, uvedl v březnu na konferenci Lunar and Planetary Science Conference v texaském The Woodlands planetární vědec Francis McCubbin z NASA Johnson.

O tom, kolik vody Měsíc přesně obsahuje, stále panuje řada neshod, řekl McCubbin. Udržování měsíčních vzorků v neporušených podmínkách však bylo klíčové pro objevení vody 40 let poté, co byly horniny dopraveny na Zemi. „Zajistit, abychom tyto vzorky opatrovali tak, aby naši vnuci a jejich vnuci mohli pokračovat v objevech, je kriticky důležité,“ řekl.“

To je, jak si uvědomuji, jeden z důvodů, proč se nemohu dotknout měsíčních hornin. Jsem příliš plný vody. Stejně jako vzduch.

Neznámí hrdinové

To je celý smysl kurátorství vzorků, říká zpracovatel Lacey Costello. „Veškerá sláva patří výzkumu.“ Ale kurátorství je klíčové.

Zpracovatelé vzorky uchovávají a připravují, dbají na to, aby nedošlo ke kontaminaci. Bez tohoto úsilí, říká Costellová, by údaje, které výzkumníci získají, nebyly přesné. „Jak byste jim mohli věřit, kdyby vzorky mohly být kontaminovány?“

Kurátorství zahrnuje více než jen tři sady rukavic. Zpracovatelé vedou podrobnou databázi všech vzorků, které kdy byly z Měsíce odebrány, a také všech čipů a plátků, které byly kdy z původního vzorku vyděleny. Tito specialisté vyfotografují a zaznamenají hmotnost každého dílčího vzorku, než jej uloží do trezoru, za stejný druh dveří, který chrání americké zlaté rezervy ve Fort Knox. Zpracovatelé dokonce zachovávají orientaci ve směru sever-jih a nahoru-dolů, jakou měly horniny na Měsíci.

Tlak vzduchu uvnitř zapečetěných skříní, v nichž jsou uloženy měsíční horniny, je vyšší než v okolní místnosti. Tento rozdíl odvádí veškeré úlomky z měsíčních hornin a nafoukne rukavice, které si zpracovatelé navlékají do rukou při manipulaci se vzorky. Felix Sanchez

„Máme rozsáhlé postupy,“ říká zpracovatelka Andrea Mosieová, rodačka z Houstonu, která pracuje v laboratoři měsíčních vzorků už 43 let. V červenci 1969, kdy přišly první kameny, byla středoškolskou stážistkou v Manned Spacecraft Center – původním názvu Johnsonova vesmírného střediska.

Její nadřízený ji nechal sedět na poradách o plánování lunárních misí. „Vlastně jsem udělala víc, než jsem měla, což bylo opravdu povzbudivé,“ říká. „A byla jsem v jedné budově s astronauty, takže to bylo skvělé.“

Po získání titulů z chemie a matematiky se Mosieová vrátila do NASA. „Čistá místnost pro mě byla ideálním místem … protože jsem velmi vybíravý člověk,“ řekla v přednášce na konferenci Lunar and Planetary Science. „Všechno má svůj postup. Asi lezu hodně lidem na nervy.“

Zpracovatelka měsíčních vzorků Andrea Mosieová má při manipulaci s měsíční horninou na rukou tři páry rukavic, z nichž krajní je teflonová (vlevo). Mosie, na snímku vpravo z roku 1976, pracuje v laboratoři NASA pro nedotčené vzorky v Houstonu již 43 let. The Washington Post/Getty Images; Se svolením A. Mosie/Nasa

Mosie školil Kryshera, Costella a další zpracovatele, kteří se připojili k laboratoři. „Je to naše měsíční bohyně,“ žertuje Krysher. Krysher nastoupil do lunární laboratoře asi před pěti lety poté, co strávil větší část desetiletí jako letecký inženýr.

Costello také přešel od leteckého inženýrství ke geologii poté, co v něm přednáška o meteoritech vzbudila vášeň pro planety. Je nováčkem, do laboratoře nastoupila v lednu. Brzy si uvědomila, že velká část její práce spočívá v tom, že pomáhá vědcům určit nejlepší vzorek pro jejich studium.

„Kurátoři získávají nejdůvěrnější znalosti o vzorcích,“ říká Costellová. „Mnohokrát vědci vědí, co chtějí. Ale jsou případy, kdy si myslí, že vědí, co chtějí, a možná nevědí.“

Zpracovatelé měsíčních vzorků Charis Krysherová (vlevo) a Lacey Costellová (uprostřed) ukazují Grossmanovi (vpravo), jak si obléci ochranný králičí oblek před vstupem do nedotčené laboratoře vzorků. Felix Sanchez

Po výběru správné měsíční horniny zpracovatelé odlomí malý kousek hlavního vzorku. Typický dílčí vzorek zaslaný výzkumné skupině váží mezi půl gramem a gramem a mohl by zaplnit možná čtvrtinu čajové lžičky.

„V průběhu let dokázali vědci udělat více s mnohem menším množstvím,“ říká Krysher. Proto je velká část sbírky stále nedotčená.

Existují také postupy, které zohledňují lidské slabosti. Aby se minimalizovala kontaminace, mohou přijít do přímého kontaktu se vzorky pouze tři materiály: hliník, nerezová ocel a teflon. Proto pinzeta a náhradní rukavice. A pokud se při odběru vzorků odlomí prach nebo kousek kamene, stává se tento kousek novým vzorkem.

Konečně mám možnost zahrát si na zpracovatele. Uvidím prázdnou skříň a k mé radosti mi průvodci dovolí vložit do ní ruce ve dvojitých rukavicích a předstírat, že zpracovávám vzorek.

S námahou natáhnu prsty do rukavic, které se od vyššího tlaku uvnitř skříně vlní jako balónky. Guma mi pevně obepíná ruce: Mám skoro pocit, že ruce tlačím do husté tekutiny. Neohrabaně zvedám nerezové kladivo a dláto uvnitř skříně. Napodobuji odštípnutí rohu imaginárního vzorku. I bez skutečného měsíčního kamene se přistihnu, že se směju radostí.“

Grossman sahá do prázdné skříňky přes gumové rukavice, aby předstíral – dotýkal se měsíčního kamene. Felix Sanchez

Pro kurátory „to vzrušení trvá věčně“, říká mi Mosie. „Pokaždé, když manipulujete se vzorkem, … uvědomíte si, že jste jeden z mála, kdo to kdy bude dělat….. Je to výjimečná příležitost a úžasná zodpovědnost.“

Geolog Beck Strauss si na ten pocit vzpomíná. Když byl postdoktorandem na Rutgersově univerzitě v Piscataway ve státě New Jersey, Strauss mohl otevřít nedotčený vzorek z Apolla 12.

„Byla to jedna z nejúžasnějších věcí, které jsem mohl udělat – být prvním člověkem, který držel kus této horniny,“ říká Strauss, který nyní pracuje v Národním institutu pro standardy a technologie v Gaithersburgu ve státě Massachusetts.

Na Rutgers Strauss s kolegy studoval magnetická pole zachovaná v měsíčních horninách, aby zjistil, jak se měsíční nitro měnilo v průběhu času. Roztáčení tekuté horniny v jádru Měsíce nebo na hranici mezi jádrem a pláštěm mohlo pohánět magnetické pole, které sláblo, když se Měsíc ochlazoval a tuhnul.

Strauss na březnové konferenci Lunar and Planetary Science Conference prezentoval práci, která naznačuje, že raný Měsíc měl silné magnetické pole, které před 3 miliardami let sláblo. Slabší magnetické pole si Měsíc udržoval po další 1 až 2 miliardy let, než pole pokleslo v podstatě na dnešní nulu.

S pokroky v posledních 50 letech mohou geologové měřit v měsíčních horninách stále menší a menší magnetická pole, říká Strauss, která „nám umožňují dostat se k informacím, které byly v éře Apolla prostě fyzikálně nedostupné.“

A Strauss celou tuto historii v práci cítí. „Abych mohl provádět experimenty, které dělám, a shromažďovat data, která mám, museli jsme v podstatě vymyslet kosmický let,“ říká Strauss. Téměř 50 let po Apollu mohl Strauss vejít do laboratoře, otevřít trezor a „vyndat tyhle neuvěřitelné malé kousky našeho Měsíce a dozvědět se o nich spoustu opravdu skvělých věcí. Myslím, že je to úžasné.“

Když NASA posílá vzorky do výzkumných laboratoří, nepoužívá žádnou speciální vládní kurýrní službu, jen běžnou poštu, FedEx nebo UPS. Aby kurátoři odradili zloděje, dělají balíčky nenápadné. „My samozřejmě nepíšeme: „Tady je měsíční kámen,“ říká Mosie. Přiznává, že několik vzorků se v poště ztratilo. Ale nemá smysl je pojišťovat. „Jsou k nezaplacení,“ říká. Žádné množství peněz je nemůže nahradit.

Grossman drží akrylovou trofej s úlomkem horniny z mise Apollo 15 v roce 1971. Felix Sanchez

Ukryté poklady

Ale existují způsoby, jak ve stejně starých horninách najít nové vzorky. Mnoho hornin z Apolla tvoří agregáty podobné cementu zvané brekcie, které mohou uvnitř skrývat horniny, jež nejsou zvenčí vidět. Až donedávna bylo jediným způsobem, jak tyto skryté horniny najít, rozbít brekcie dlátem. V roce 2017 však laboratoř pro nedotčené vzorky získala počítačový tomograf, který umožňuje nahlédnout do nitra hornin bez jejich rozbíjení. Díky tomu budou kurátoři vědět, kde mají skály rozříznout, aby z nich získali neviditelné kousky.

Některé nedotčené vzorky se brzy dostanou ze skladů. Tři tuby s půdou vytaženou z povrchu Měsíce během misí Apollo 15, 16 a 17 jsou zapečetěny od 70. let 20. století. V březnu NASA oznámila, že devět výzkumných týmů obdrží cenné kousky z těchto trubic.

A na obzoru jsou nové mise. V dubnu oznámil správce NASA Jim Bridenstine návrh na opětovné přistání amerických astronautů na Měsíci již v roce 2024. Čína plánuje ještě letos vyslat na odvrácenou stranu Měsíce misi s návratem vzorků (SN: 11/24/18, str. 14). Tyto měsíční kameny budou prvními vzorky z této oblasti Měsíce a vůbec prvními vrácenými od roku 1976.

„Získání vzorků z jiné části Měsíce by znamenalo revoluci v našem chápání Měsíce a sluneční soustavy, stejně jako to udělaly vzorky z Apolla,“ říká Zeigler.

Myslel jsem si, že se budu muset ucházet o místo astronauta, abych konečně dostal do rukou měsíční kámen. Ale našel jsem jednodušší způsob. Ve Smithsonově národním muzeu letectví a kosmonautiky ve Washingtonu, D. C., je vystaven kousek čediče z Apolla 17, kterému se říká Touch Rock. Každý k němu může přijít a dotknout se ho.

Nemůžu potlačit úsměv, když po něm přejedu prsty. Kámen je chladný a hladký jako říční skála. Ale místo toho, aby byl opotřebovaný vodou a časem, byl tento kousek našeho Měsíce vyleštěn miliony lidských rukou.

Další vzorky jsou vystaveny po celém světě, včetně tohoto pod Grossmanovým palcem ve Smithsonově národním muzeu letectví a kosmonautiky ve Washingtonu, D. C. Vanchieri

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.