Hvordan NASA har beskyttet Apollo-månesten mod forurening i 50 år

Jeg må ikke røre ved månestenene.

I det rum, hvor NASA opbevarer de prøver, som Apollo-astronauterne bragte til Jorden for årtier siden, kigger jeg gennem glas på sten og bakker med snavs. Men mine rundvisere er faste: Ingen må røre ved månestenene.

Dette er det uberørte prøverum på NASA’s Johnson Space Center i Houston. At være her er en stor ting for mig. Jeg har i årevis kigget på kosmiske sten på afstand – i min barndom var der masser af stjernekiggeri gennem et teleskop, og i mit laboratoriejob på college har jeg behandlet billeder af Mars. Jeg har haft lyst til at tage en håndfuld fremmed sand op og lade det løbe gennem mine fingre. I dag føles muligheden lige så tæt på, som den er usandsynlig.

Abonner på det seneste fra Science News

Overskrifter og resuméer af de seneste artikler fra Science News, leveret til din indbakke

Hvor jeg træder ind i dette rene rum, fjerner jeg alle mine smykker, herunder min vielsesring. Mine vejledere og jeg dækker vores sko med blå papirstøvler og træder i heldragter med lynlåse fra navle til hals og trykknapper ved ankler, håndled og hals. Når vi er kommet i de hvide kanindragter, tager vi neoprenhandsker på, et hårbeskyttelse samt et par knæhøje støvler, der er trukket over de blå støvletter. Til sidst står vi i et helt minut i en luftbruser på størrelse med en telefonboks under en konstant brise, der blæser fra loft til gulv for at rense os for alt tilbageværende støv.

I det rene rum står jeg over for en anden barriere: Stenene opbevares i sikre, tryksatte kabinetter – som store terrarier – fyldt med rent nitrogen. Den eneste måde at nå prøverne på er ved at stikke allerede handskede hænder ind i et andet sæt handsker, der svajer fra skabene som zombiearme.

Kun fem personer i verden får rutinemæssigt lov til at håndtere disse dyrebare småsten, fortæller prøvebehandler Charis Krysher. Hun er en af dem. Men selv Krysher og de få heldige kan ikke røre prøverne direkte. For at samle en Apollo-sten op, skal Krysher enten bruge en pincet af rustfrit stål eller lade sine fingre glide ind i et tredje sæt handsker af teflon.

“Man mister en hel del fingerfærdighed”, siger hun. “Man vænner sig til det, men det kræver øvelse.”

Al denne indsats skal beskytte de 382 kilo sten, kerneprøver, småsten, sand og støv, der blev løftet op fra Månen under de seks Apollo-landinger fra 1969 til 1972. Disse uvurderlige prøver giver stadig nye detaljer om, hvordan månen – og hele solsystemet – blev dannet og udviklede sig. Stenene har afsløret den grove alder af alle stenplaneternes overflader og informeret debatten om, hvorvidt en gammel omrokering af de ydre planeter forårsagede et bombardement af meteoritter på Jorden (SN Online: 9/12/16).

“En af de største misforståelser er, at Apollo-prøverne ikke længere bliver undersøgt, og at Apollo-prøverne kun fortæller os om månen,” siger Ryan Zeigler, kurator for Apollo-prøverne på Johnson Space Center. “Ingen af delene er sande.”

Faktisk åbner NASA et lager af uberørte prøver til nye undersøgelser på 50-årsdagen for Apollo 11-månelandingen den 20. juli 1969.

Science News’ astronomisk skribent Lisa Grossman gik i foråret bag kulisserne i NASA’s uberørte prøverum på Johnson Space Center i Houston og så månestenene helt tæt på – eller så tæt på, som ikke-astronauter kan komme.

Månevidenskaben tager fart

Siden de første stumper af månen ankom, har NASA sendt omkring 50.000 individuelle prøver til 500 forskningslaboratorier i mere end 15 lande. Selv med al denne deling er op mod 80 procent af den oprindelige fangst stadig uberørt. I overensstemmelse med NASA’s meget forsigtige tilgang opbevares næsten 15 procent af dette parti i en boks på White Sands Test Facility nær Las Cruces, N.M., en ca. 1.300 kilometers kørsel fra Houston.

Designerne konstruerede også denne kasseformede, beige bygning i Houston, som åbnede i 1979, med visse katastrofer i baghovedet. Strukturen er orkanresistent, og det uberørte prøvelaboratorium ligger en etage over jorden for at undgå oversvømmelser.

Da måneprøverne først ankom til Jorden, blev de fløjet til Houston og sat i karantæne i flere uger (ligesom astronauterne). Forskerne ønskede at holde prøverne sikre mod jordisk forurening og at holde jordisk liv sikkert fra prøverne. Ingen vidste, om der levede noget på månen, eller om potentielt måneliv ville være giftigt for jordboere.

Da de allerførste prøver blev bragt til Jorden med Apollo 11 i 1969, transporterede karantænekontrolmedarbejdere prøverne direkte til et uberørt laboratorium for at sikre sig, at de ikke udgjorde nogen trussel. NASA

Disse tidlige prøver blev indsamlet af Apollo 11-astronauterne Neil Armstrong og Buzz Aldrin, som skovlede omkring 21,5 kilo månesten og snavs ned i opbevaringskasser.

Fra denne første indsamling gik omkring 700 gram til et biologisk testlaboratorium. Der blev prøverne anbragt i sikre kamre med mus, fisk, fugle, østers, rejer, kakerlakker, stuefluer, fladorme og encellede organismer samt 33 arter af planter og frøplanter. Forskerne holdt øje med, at ingen af testarterne døde eller udviklede mutationer, og at intet voksede i selve månekernerne.

Da intet skete, blev omkring syv kilo af Apollo 11-stenene sendt ud til laboratorier rundt om i verden, så langt fra Houston som Tokyo og Canberra i Australien. Forskere, der studerede disse sten, blev enige om ikke at offentliggøre deres resultater, før de samledes for at diskutere dem på den første Lunar Science Conference, som blev afholdt i Houston i januar 1970.

Astronauter fra Apollo 16 brugte denne rive til at indsamle prøver af månens overflade i 1972. NASA

“Intet andet sæt geologiske prøver er nogensinde blevet undersøgt så grundigt,” skrev geologen (og senere Apollo 17-astronaut) Harrison Schmitt og kolleger i indledningen til konferencens referat.

Disse undersøgelser, som lancerede disciplinen “månevidenskab”, førte næsten øjeblikkeligt til en ny forståelse af månens oprindelse. Denne teori er stadig den førende teori i dag: Månen blev dannet, varm og smeltet, af de størkne vragrester fra et gigantisk sammenstød mellem den unge Jord og en anden tidlig planet (SN: 4/15/17, s. 18).

“Sikke en skønhed”

Det faktum, at forskerne havde de rigtige prøver til at afsløre, at månen engang var varm og klistret, var et lykketræf.

I slutningen af den første månevandring var “det allersidste, der skete, at Neil Armstrong kiggede i klippekassen og tænkte, at den ser lidt tom ud”, siger Zeigler. Så Armstrong skovlede ni skovlfulde jord i for at forhindre de store prøver i at hoppe rundt. “Det var en eftertanke.”

Den ekstra jord indeholdt en skat: små hvide og lysegrå sten kaldet anorthositter. Disse sten skilte sig ud fra de mørke vulkanske basalter, der dannede det meste af landingsstedet.

“Anorthositterne var helt uventede,” skrev geologen John Wood og kolleger fra Smithsonian Astrophysical Observatory i Cambridge, Massachusetts, i 1970 i Science. Stenenes lave massefylde tydede på, at de var en del af en gammel skorpe efter at være steget op til overfladen af et magmaocean på månen, ræsonnerede Woods hold. Hvis en stor del af månen engang var flydende magma, ville tungere ting synke ned i gødningen, og lettere ting som anorthositterne ville stige op. Et uafhængigt hold under ledelse af mineralog Joseph Smith fra University of Chicago kom frem til et lignende billede.

Under et mikroskop skiller anorthositterne, de karakteristiske hvide sten, der udgjorde månens gamle skorpe, sig ud fra mørkere vulkansk basalt. J. Wood et al/Proc. Apollo 11 Lunar Sci. Conf. 1970

Vores moderne forståelse af dette magmaocean på månen er mere kompleks, siger planetforsker Steve Elardo fra University of Florida i Gainesville. Månen må have gennemgået forskellige stadier for at forvandle sig fra den smeltede masse til nutidens faste klippe: først deler den sig i en let skorpe og en tæt kappe og derefter afkøles med tiden.

Men når forskerne måler alderen på de sten, der skulle stamme fra disse forskellige tidsaldre, ser de alle ud til at være nogenlunde ens: 4,35 milliarder år gamle.

Resultatet har “kastet geokemikere ud i en løkke”, siger Elardo. Enten var deres målinger forkerte, eller også er alting sket meget hurtigt.

Den vigtigste idé om, at hele månen engang var flydende sten, har dog holdt sig fast. Faktisk mener geologer nu, at det er livscyklusen for de fleste unge planetlignende legemer.

“Vi taler endda om magma-oceaner, små, for asteroider,” siger Elardo.

De grupper i 1970 havde mindre end seks måneder til at studere prøverne, opdage anorthositterne og finde ud af, hvad det hele betød. “Og de fik stort set ret,” siger Elardo. “Det overvælder mig altid lidt.”

I 1971 bad NASA Apollo 15-astronauterne David Scott og James Irwin om at holde udkig efter lyse hvide sten, som kunne bekræfte denne idé med flere undersøgelser. Missionsudskriftet viser deres begejstring, da de fandt en under en moonwalk.

“It’s about – oh, boy!” Scott sagde. “Gæt, hvad vi lige har fundet…. Sikke en skønhed.” Irwin slog til: “Jeg tror, vi har fundet det, vi kom efter.”

Krysher viser mig dele af både Armstrongs og Scotts prøver, som er udstillet i separate kabinetter. Apollo 11-jordbundene fylder det, der ligner to metalmuffinsemballager. Blandt et lag af mørke korn kan jeg se nogle få hvide pletter, anorthositterne. Scotts sten har fået tilnavnet Genesis Rock, fordi den på det tidspunkt var blandt de ældste kendte månesten. Jeg kan godt se, hvorfor den skilte sig ud: Det er en strålende, kridhvid farve. Den udstillede rest er mindre, end jeg havde forventet, på størrelse med en lime. Den kunne nemt passe i min hånd.

Genesis-stenen, som her vises før behandling, er et stykke af månens urskorpedele, der blev opsamlet i 1971 af Apollo 15-astronauter. Den er hvid, fordi den indeholder anorthositter. NASA

“Må jeg holde den?” Jeg spørger Krysher. Nej, det kan jeg ikke. Jeg var nødt til at spørge, selv om Zeigler havde advaret mig i en e-mail, inden jeg ankom: “Vi har ret strenge regler for, at folk ikke må stikke deres (handskede) hænder ind i skabene for at røre ved prøverne. I bund og grund er det en regel om, at man kun må gå på månen, hvis man har gået på månen.”

En våd verden

Det at holde uberørte prøver væk fra nysgerrige fingre gjorde det muligt for forskerne at gøre en af de mest overraskende opdagelser på månen i de sidste 50 år: Månen er våd. I løbet af det sidste årti har forskerne fundet hundredvis af gange mere vand i måneprøverne, end forskerne i Apollo-æraen anede, at der fandtes.

De første undersøgelser af Apollo-prøverne tydede på, at månen var knogletør, med mindre end 1 del pr. milliard af vand. Det gav mening: Hvis månen var født varm, ville vand og andre letfordampede molekyler hurtigt være kogt væk.

Af disse to jordskåle, der blev indsamlet under Apollo 11, indeholder den til højre synlige hvide anorthositpletter, fragmenter af månens gamle skorpe. The Washington Post/Getty Images

Men i slutningen af 2000’erne begyndte forskerne at finde antydninger af gammel fugt, der var fanget i måneprøver. Alberto Saal fra Brown University og kolleger brugte en ionmikrosonde til at finde vandmolekyler dybt inde i små vulkanske glasperler fra månens jord, rapporterede holdet i Nature i 2008 (SN: 8/2/08, s. 12).

Baseret på mængden af vand i perlerne anslog forskerne, at magmaen under månens skorpe kunne have indeholdt op til 750 dele per million vand. Senere undersøgelser har så fundet vand i månens dybere kappe, måske lige så meget som på Jorden: ti til hundrede dele pr. million, sagde planetforsker Francis McCubbin fra NASA Johnson i marts på Lunar and Planetary Science Conference i The Woodlands, Texas.

Der er stadig stor uenighed om, hvor meget vand månen præcist indeholder, sagde McCubbin. Men det var afgørende at holde måneprøverne under uberørte forhold for at opdage vand 40 år efter, at stenene blev bragt til Jorden. “Det er af afgørende betydning at sikre, at vi opbevarer disse prøver på en måde, så vores børnebørn og deres børnebørn kan blive ved med at gøre opdagelser,” sagde han.

Dette er en af grundene til, at jeg ikke kan røre ved månestenene. Jeg er for fuld af vand. Det er luften også.

Ubesungne helte

Det er hele pointen med kuratering af prøver, siger processor Lacey Costello. “Forskningen får al æren.” Men kuratering er afgørende.

Processorerne bevarer og forbereder prøverne og sørger for, at der ikke er nogen forurening. Uden denne indsats, siger Costello, ville de data, som forskerne får, ikke være nøjagtige. “Hvordan kan man stole på dem, hvis prøverne måske er blevet forurenet?”

Kurering indebærer mere end blot tre sæt handsker. Processorer vedligeholder en detaljeret database over hver eneste prøve, der nogensinde er taget fra månen, plus hver eneste chip og skive, der nogensinde er blevet delt fra den oprindelige prøve. Disse specialister fotograferer og registrerer massen af hver delprøve, inden de arkiverer den i en boks bag den samme slags dør, som beskytter USA’s guldreserver i Fort Knox. Processorerne opretholder endda den nord-syd- og op-ned-orientering, som stenene havde på månen.

Lufttrykket inde i de forseglede kabinetter, der huser månestenene, er højere end i det omgivende rum. Denne forskel fejer alt snavs væk fra månestenene og puster de handsker op, som processorerne stikker armene i for at håndtere prøverne. Felix Sanchez

“Vi har omfattende procedurer,” siger processor Andrea Mosie, der er født i Houston og har arbejdet i laboratoriet for måneprøver i 43 år. Hun var gymnasiepraktikant i Manned Spacecraft Center – Johnson Space Centers oprindelige navn – i juli 1969, da de første sten kom ind.

Hendes vejleder lod hende deltage i planlægningsmøderne om månemissionen. “Jeg gjorde faktisk mere, end jeg skulle gøre, hvilket var virkelig opmuntrende,” siger hun. “Og jeg var i den samme bygning som astronauterne, så det var fantastisk.”

Efter at have taget en eksamen i kemi og matematik vendte Mosie tilbage til NASA. “Renrummet har været det perfekte sted for mig … fordi jeg er en meget kræsen person,” sagde hun i et foredrag på Lunar and Planetary Science Conference. “Alt har en procedure. Jeg går nok mange mennesker på nerverne.”

Måneprøvebehandler Andrea Mosie bærer tre par handsker, hvoraf den yderste er af teflon, for at håndtere en månesten (til venstre). Mosie, der ses til højre i 1976, har været ansat på NASA’s uberørte prøvelaboratorium i Houston i 43 år. The Washington Post/Getty Images; Med venlig hilsen af A. Mosie/Nasa

Mosie uddannede Krysher, Costello og andre processorer, der blev ansat i laboratoriet. “Hun er vores månegudinde,” spøger Krysher. Krysher begyndte i månelaboratoriet for omkring fem år siden efter at have tilbragt det meste af et årti som rumfartsingeniør.

Costello skiftede også fra rumfartsteknik til geologi, efter at et foredrag om meteoritter havde vakt en passion for planeter. Hun er nybegynder, idet hun blev ansat i laboratoriet i januar. Hun indså hurtigt, at en stor del af hendes arbejde består i at hjælpe forskerne med at identificere den bedste prøve til deres undersøgelser.

“Kuratorer får det mest intime kendskab til prøverne,” siger Costello. “Mange gange ved forskerne, hvad de vil have. Men nogle gange tror de, at de ved, hvad de vil have, og det gør de måske ikke.”

Måneprøvebehandlerne Charis Krysher (til venstre) og Lacey Costello (i midten) viser Grossman (til højre), hvordan man tager en beskyttende kanindragt på, inden man går ind i det uberørte prøvelaboratorium. Felix Sanchez

Når den rigtige månesten er valgt, brækker processorerne et lille stykke af hovedprøven. En typisk delprøve, der sendes til en forskningsgruppe, vejer mellem et halvt og et gram og kan måske fylde en kvart teskefuld.

“I årenes løb har forskerne været i stand til at gøre mere med meget mindre,” siger Krysher. Det er derfor, at så meget af samlingen stadig er uberørt.

Der er også procedurer, der tager højde for menneskelige fejl og mangler. For at minimere kontaminering må kun tre materialer komme i direkte kontakt med prøverne: aluminium, rustfrit stål og teflon. Derfor er der pincetter og ekstra handsker. Og hvis støv eller et stykke af en sten brækker af under prøvetagningen, bliver den del til en ny prøve.

Jeg får endelig chancen for at spille processor. Jeg ser et tomt skab, og til min store glæde lader mine vejledere mig stikke mine hænder med dobbelte handsker ind og lade som om, jeg behandler en prøve.

Jeg kæmper for at strække mine fingre ind i handskerne, der bølger som balloner på grund af det højere tryk inde i skabet. Gummiet vikler sig stramt om mine arme: Jeg føler næsten, at jeg presser mine arme ind i en tyk væske. Jeg samler klodset en hammer af rustfrit stål og en mejsel op inde i skabet. Jeg efterligner, hvordan jeg hugger et hjørne af en imaginær prøve. Selv uden en rigtig månesten finder jeg mig selv i at grine af glæde.

Grossman griber ind i et tomt skab gennem gummihandsker for at lade som om, han rører ved en månesten. Felix Sanchez

For kuratorerne “varer den begejstring evigt”, fortæller Mosie mig. “Hver gang man håndterer en prøve, indser man … at man er en af de få, der nogensinde vil gøre dette…. Det er en særlig mulighed, og det er et fantastisk ansvar.”

Geolog Beck Strauss husker den følelse. Mens han var postdoc på Rutgers University i Piscataway, N.J, Strauss fik lov til at åbne en uberørt prøve fra Apollo 12.

“Det var noget af det fedeste, jeg har fået lov til at gøre – at være den første person til at holde et stykke af denne sten,” siger Strauss, der nu arbejder på National Institute of Standards and Technology i Gaithersburg, Md.

På Rutgers studerede Strauss og kolleger de magnetiske felter, der er bevaret i månens sten, for at finde ud af, hvordan månens indre har ændret sig over tid. Kvarkede flydende sten i månens kerne eller ved grænsen mellem kernen og kappen kunne have drevet et magnetfelt, der blev svækket, efterhånden som månen afkøledes og størknede.

Strauss præsenterede arbejde på marts månens konference om måne- og planetarisk videnskab, der tyder på, at den tidlige måne havde et stærkt magnetfelt, der blev svækket for 3 milliarder år siden. Månen opretholdt et svagere magnetfelt i yderligere 1 til 2 milliarder år, før feltet faldt til stort set ingenting i dag.

Med fremskridt i løbet af de sidste 50 år kan geologerne måle mindre og mindre magnetfelter i månestenene, siger Strauss, som “lader os få adgang til oplysninger, der bare var fysisk utilgængelige i Apollo-æraen.”

Og Strauss mærker al den historie i arbejdet. “For at jeg kunne lave de eksperimenter, jeg laver, og indsamle de data, jeg har, var vi i princippet nødt til at opfinde rumflyvning,” siger Strauss. Næsten 50 år efter Apollo fik Strauss mulighed for at gå ind i laboratoriet, åbne et pengeskab, “og tage disse utrolige små stykker af vores måne ud og lære alle mulige virkelig seje ting om dem. Jeg synes, det er fantastisk.”

Når NASA sender prøver til forskningslaboratorier, bruges der ikke en særlig statslig kurertjeneste, men blot almindelig post, FedEx eller UPS. For at afskrække tyve gør kuratorerne pakkerne uanseelige. “Vi skriver naturligvis ikke: Det er en månesten herinde”, siger Mosie. Hun indrømmer, at et par prøver er gået tabt i posten. Men der er ingen grund til at forsikre dem. “De er uvurderlige,” siger hun. Ingen penge kan erstatte dem.

Grossman holder et trofæ i akryl med en sten fra Apollo 15-missionen i 1971. Felix Sanchez

Gjorte skatte

Men der er måder at finde nye prøver i de samme gamle sten på. Mange af Apollo-stenene er cementlignende aggregater kaldet breccias, som kan skjule sten på indersiden, som ikke er synlige udefra. Indtil for nylig var den eneste måde at finde disse skjulte sten på at bryde breccias op med en mejsel. Men i 2017 fik det uberørte prøvelaboratorium en CT-scanner til at tage et kig ind i stenene uden at bryde dem. Det vil lade kuratorer vide, hvor de skal skære i klipperne for at udvinde usynlige stykker.

Nogle uberørte prøver er ved at komme ud af opbevaringen. Tre rør med jord, der blev trukket fra månens overflade under Apollo 15, 16 og 17, har været forseglet siden 1970’erne. I marts meddelte NASA, at ni forskerhold vil modtage værdifulde stykker fra disse rør.

Og nye missioner er i horisonten. I april annoncerede NASA-administrator Jim Bridenstine et forslag om at lande amerikanske astronauter på månen igen allerede i 2024. Kina planlægger at opsende en mission til returnering af prøver til månens fjernside senere i år (SN: 24/11/18, s. 14). Disse månesten vil være de første prøver fra den region af månen og de første, der overhovedet er returneret siden 1976.

“At få prøver fra en anden del af månen ville revolutionere vores forståelse af månen og solsystemet, ligesom Apollo-prøverne gjorde det,” siger Zeigler.

Jeg troede, at jeg måske skulle ansøge om at blive astronaut for endelig at få fingre i en månesten. Men jeg fandt en nemmere måde. Smithsonian National Air and Space Museum i Washington, D.C., har en skive basalt, kaldet Touch Rock, fra Apollo 17 udstillet. Alle kan gå direkte hen og røre ved den.

Jeg kan ikke undertrykke et smil, når jeg kører mine fingre hen over den. Stenen er kølig og glat, som en flodsten. Men i stedet for at være slidt af vand og tid er dette stykke af vores måne blevet poleret af millioner af menneskehænder.

Andre prøver er udstillet rundt om i verden, herunder denne under Grossmans tommelfinger på Smithsonian National Air and Space Museum i Washington, D.C. C. Vanchieri

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.