How NASA has kept Apollo moon rocks safe from contamination for 50 years

I’m not allowed to touch the moon rocks.

NASA がアポロ宇宙飛行士が数十年前に地球に持ち込んだサンプルを保管している部屋で、私はガラス越しに岩やトレイに入った土を覗き込みました。 しかし、私のツアーガイドはしっかりとしています。

ここは、ヒューストンのNASAジョンソン宇宙センターにある、自然のままのサンプルラボです。 ここにいることは、私にとって大きな意味があります。 子供の頃は望遠鏡で星を見たり、大学の研究室では火星の写真を加工したりと、宇宙の岩石を遠くから眺めることに何年も費やしてきたのです。 宇宙人の砂を手に取って、自分の指の間を通り抜けたいと思うようになった。

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このクリーンルームに入る前に、私は結婚指輪を含むすべてのアクセサリーをはずす。 ガイドと私は青い紙の長靴で靴を隠し、へそから首までファスナー、足首、手首、喉にはスナップのついた全身ジャンプスーツに足を踏み入れます。 白いバニースーツに身を包んだら、ネオプレーン製の手袋とヘアカバーをつけ、青い靴の上にニーハイブーツを履きます。 最後に、電話ボックスサイズのエアシャワーに1分間立ち、天井から床まで吹きつける安定した風のもとで、残っているほこりを洗い流します。 岩石は、純窒素で満たされた大きなテラリウムのような、安全で加圧されたキャビネットに保管されているのです。 サンプルに到達する唯一の方法は、すでに手袋をした手を、キャビネットからゾンビの腕のように振り出された別の手袋の中に突っ込むことです。

この貴重な小石を日常的に扱えるのは世界で5人だけだと、サンプル処理担当のチャリス・クリッシャーは教えてくれました。 彼女はそのうちの1人です。 しかし、クリッシャーや少数の幸運な人たちでさえ、サンプルに直接触れることはできません。 アポロの石を拾うには、ステンレス鋼のピンセットを使うか、テフロンでできた3組の手袋に指を滑り込ませなければなりません。 「

こうした努力は、1969年から1972年までの6回のアポロ着陸で月から持ち上がった382kgの岩石、コアサンプル、小石、砂、塵を保護するためのものです。 これらの貴重なサンプルは、月、そして太陽系全体がどのように形成され進化してきたかについて、今もなお新鮮な情報を提供してくれているのです。 岩石は、すべての岩石質の惑星の表面の大まかな年代を明らかにし、外惑星が古代のシャッフルによって地球に隕石が降り注いだかどうかについての議論に情報を提供しました (SN Online: 9/12/16) 。

「最大の誤解の 1 つは、アポロ サンプルがもう研究されていないことと、アポロ サンプルは月についてだけ教えてくれるということです」と、ジョンソン宇宙センターのアポロ サンプル管理者の Ryan Zeigler 氏は言います。 「4496>

Science News の天文ライター、リサ・グロスマンは、この春、ヒューストンのジョンソン宇宙センターにある NASA の手つかずのサンプル研究所の舞台裏に入り、月の石を間近で、あるいは宇宙飛行士でない人が近づける範囲で見て回りました。

Lunar science takes off

月の最初のかけらが届いて以来、NASA は 15 カ国以上の 500 研究所に約 50,000 個のサンプルを送ってきました。 しかし、それでもなお、最初のサンプルの80パーセント以上は手つかずのままです。 NASAの超慎重なアプローチにより、そのうちの約15パーセントは、ヒューストンから車で約1,300キロメートル離れた、ニューメキシコ州ラスクルーセスにあるホワイトサンズ実験施設の金庫に保管されています。

月のサンプルが最初に地球に到着したとき、それらはヒューストンに運ばれ、(宇宙飛行士と同様に)何週間も隔離されました。 研究者たちは、サンプルを地球の汚染から守り、地球の生物をサンプルから守ることを望んだのです。 1969 年、アポロ 11 号で最初のサンプルが地球に持ち込まれたとき、検疫官がサンプルを直接自然のままのラボに運び、脅威がないことを確認しました。 NASA

これらの初期のサンプルは、アポロ11号の宇宙飛行士ニール・アームストロングとバズ・オルドリンによって収集され、約 21.5 kg の月の石と土を収納箱にすくい取りました。 そこでサンプルは、マウス、魚、鳥、カキ、エビ、ゴキブリ、イエバエ、ヒラムシ、単細胞生物、さらに33種の植物と苗と一緒に安全な部屋に入れられました。 科学者たちは、試験種のどれもが死んだり突然変異を起こしたりしないこと、また月の粒自体には何も成長しないことを確認するために見守りました。

何も起こらないまま、7kgほどのアポロ11号の岩は、ヒューストンから東京やオーストラリアのキャンベラなど、世界中の研究所に小分けされました。 これらの岩石を研究する研究者たちは、1970年1月にヒューストンで開催された第1回月科学会議で議論するまでは、研究結果を発表しないことに同意しました。

1972年にアポロ16号の宇宙飛行士がこのレーキを使って月面のサンプルを集めました。 NASA

「これほど広範囲に調査された地質サンプルは他にない」と、地質学者(後にアポロ17号の宇宙飛行士)ハリソン・シュミット氏と同僚たちは会議録の序文に書いています。

「月科学」という学問を始めたこれらの研究は、月の起源についての新しい理解にほぼ瞬時につながりました。 その説は今日でも有力な説となっている。

“What a beaut”

科学者が、月がかつて熱くてベトベトしていたことを明らかにする適切なサンプルを持っていたという事実は、幸運の一撃だった。

最初の月面歩行の終わりに、「最後に起こったことは、ニール・アームストロングが岩石箱を見て、これは少し空っぽに見えると思ったことです」とゼーグラー氏は言います。 そこでアームストロングは、大きなサンプルが跳ね回らないように、スコップ9杯分の土を入れました。 「4496>

その余分な土の中には、アノーソサイトと呼ばれる白や薄い灰色の小さな岩石という宝物が含まれていました。 これらの岩石は、着陸地点の大部分を形成していた暗い火山玄武岩の中で際立っていました。

「北極星はまったく予想外だった」と、マサチューセッツ州ケンブリッジのスミソニアン天体物理観測所の地質学者ジョン・ウッドと同僚たちは1970年にサイエンス誌に書きました。 この岩石の密度が低いことから、月のマグマの海の表面で上昇した後、古代の地殻の一部を形成したのではないかと、ウッドの研究チームは推論しました。 もし、月の大部分が液体のマグマであったなら、重いものはマグマの中に沈み、アノーサイトのような軽いものは上昇するはずである。 4496>

顕微鏡で見ると、月の古代の地殻を構成していた独特の白い岩石であるアノーソサイトは、黒っぽい火山性玄武岩から浮き上がっています。 J. Wood et al/Proc. Apollo 11 Lunar Sci. Conf. 1970

その月のマグマの海に関する現代の理解は、より複雑であるとフロリダ大学ゲインズビルの惑星科学者スティーブ・エラルド氏は言う。 まず軽い地殻と密度の高いマントルに分離し、その後時間をかけて冷却します。

しかし、研究者がそれらの異なる時代から来たはずの岩石の年齢を測定すると、すべてほぼ同じ43億5000万歳であるように見えるのです。 彼らの測定が間違っていたのか、それともすべてが非常に早く起こったのか。

それでも、月全体がかつて液体の岩石だったという主な考え方は安定しています。 実際、地質学者は現在、それがほとんどの若い惑星状天体のライフサイクルであると考えています。

「私たちは、小惑星のマグマオーシャン(小さなもの)についてさえ話しています」とエラルド氏は言います。

1970年のこれらのグループは、サンプルを研究し、北極星を見つけ、それがすべて何を意味するかを理解するのに6ヶ月未満しかありませんでした。 「そして、彼らは基本的に正しかったのです」とエラルドは言います。 「

1971年、NASAはアポロ15号の宇宙飛行士デビッド・スコットとジェームズ・アーウィンに、もっと研究すればこの考えを確認できる明るい白い岩を探すように指示しました。 ミッションの記録には、彼らがムーンウォーク中にそれを見つけたときの彼らの興奮が記されています。 とスコットは言った。 「何を見つけたと思う? なんて美しいんだ。” アーウィンが相づちを打ちました。 「4496>

Krysher は、別々のキャビネットに展示されたアームストロングとスコットのサンプルの一部を私に見せました。 アポロ11号の土は、金属製のカップケーキの包み紙のようなものを2つ埋めています。 黒い粒の層の中に、白い斑点、アノーソサイトがいくつか見受けられます。 スコットの岩は「ジェネシスロック」と呼ばれ、当時知られていた中で最も古い月の岩の1つだったからです。 なぜ、この岩が際立っていたのかがわかります。 白亜の輝きを放っているのです。 展示されているのは、思っていたよりも小さく、ライムくらいの大きさです。

加工前のジェネシスロックは、1971年にアポロ15号の宇宙飛行士が拾った月の原始地殻の一部です。 アノーソサイトが含まれているため、白い。 NASA

“持ってみてもいいですか?” とKrysherに尋ねます。 サイコロではありません。 到着前にゼーグラーがメールで警告してくれていたにもかかわらず、私は聞かなければならなかったのです。 「私たちは、キャビネットの中に手を入れてサンプルを触ることについては、かなり厳しい規則を持っています。 基本的には、月の上を歩いたときだけというルールです」

湿った世界

科学者たちが、好奇心の強い指から手つかずのサンプルを遠ざけることによって、過去50年間で最も驚くべき月の発見の1つをすることができたのです。 月は湿っているのです。 この10年間で、科学者たちは月のサンプルに、アポロ時代の研究者たちが認識していたよりも何百倍もの水を発見した。

アポロ 11 号で採取された 2 つの土のうち、右側の土には、月の古い地殻の破片である白いアノーソサイトの斑点が見えます。 The Washington Post/Getty Images

しかし、2000年代後半、研究者は月のサンプルに閉じ込められた古代の水分のヒントを見つけ始めた。 ブラウン大学の Alberto Saal 氏らは、イオン マイクロプローブを使用して、月の土壌から採取した小さな火山ガラス ビーズの奥深くにある水分子を見つけ、研究チームは 2008 年の Nature 誌 (SN: 8/2/08, p. 12) に報告しました。

ビーズ内の水の量から、月の地殻下のマグマの水分は最大 750ppmだったと推定されます。 また、NASAジョンソンの惑星科学者フランシス・マッカビン氏は、3月にテキサス州ウッドランズで開催された月惑星科学会議で、月がどれくらいの水を含んでいるかについてはまだ多くの意見の相違があると述べ、「月の深部マントルに、おそらく地球と同じくらい、数十から数百ppmの水を発見した。 しかし、月のサンプルを原始的な状態に保つことは、岩石が地球に運ばれてから40年後に水を発見するために非常に重要でした。 「

これが、私が月の石に触れることができない理由の1つであることに気づきました。 私は水でいっぱいなのです。

Unsung heroes

それがサンプルのキュレーションの要点だと、研究者のレイシー・コステロ氏は話します。 「研究がすべての栄光を手にするのです。 しかし、キュレーションは非常に重要です。

プロセッサーはサンプルを保存して準備し、汚染がないことを確認します。 このような努力なしには、研究者が得るデータは正確なものにはならないだろうとコステロは言います。 「サンプルが汚染されているかもしれないのに、どうしてそれを信用できるのでしょうか」

キュレーションには、3組の手袋以上のものが含まれます。 処理担当者は、これまで月から採取されたすべてのサンプルと、元のサンプルから分割されたすべてのチップやスライスに関する詳細なデータベースを管理しています。 この専門家は、すべてのサンプルを写真に撮り、質量を記録してから、フォートノックスにあるアメリカの金塊を守るのと同じような扉の向こう側にある金庫に保管するのです。

月の石を収納する密閉されたキャビネットの中の気圧は、周囲の部屋よりも高くなっています。 この差は、月の石からあらゆる破片を一掃し、処理員がサンプルを扱うために腕を通す手袋を膨らませます。 Felix Sanchez

「私たちには広範な手順があります」と、ヒューストン出身で月サンプル研究所で43年間働いている処理業者のAndrea Mosie氏は言う。 1969年7月、最初の岩石が運ばれてきたとき、彼女は有人宇宙船センター(ジョンソン宇宙センターの元の名前)の高校生のインターンでした。 「4496>

上司は彼女を月ミッションの計画会議に同席させました。「私は実際、自分がやるべきこと以上のことをやりました。 「そして、宇宙飛行士と同じ建物にいたので、とてもよかったです」

化学と数学の学位を取得した後、モジーはNASAに戻りました。 「クリーンルームは私にとって完璧な場所でした……私はとてもうるさい人間ですから」と、彼女は月惑星科学会議での講演で語っている。 「何事にも手順があるのです。 4496>

月のサンプルを処理するアンドレア・モージー氏は、月の石を扱うために、一番外側のテフロン加工の手袋を3組着用している(左)。 1976年に右の写真に写っているモジーは、ヒューストンにあるNASAの原始的なサンプルラボに43年間勤務している。 ワシントン・ポスト/ゲッティイメージズ Courtesy of A. Mosie/Nasa

Mosie は、Krysher や Costello、その他研究所に参加した加工者を訓練しました。 「彼女は私たちの月の女神だ」とKrysherは冗談を言う。 Krysher は、航空宇宙エンジニアとして 10 年の大半を過ごした後、5 年ほど前に月の研究所に入りました。

Costello も航空宇宙工学から、隕石の講義をきっかけに惑星への情熱がわき、地質学に転向しました。 彼女は1月にラボに入ったばかりの新米です。 彼女はすぐに、研究者が研究に最適なサンプルを特定する手助けをすることが、自分の仕事の大きな部分を占めていることに気づきました。

「キュレーターは、サンプルについて最も深い知識を得ます」と、コステロは言います。 「多くの場合、研究者は自分が欲しいものを知っています。

月のサンプルを処理するチャリス・クリッシャー(左)とレイシー・コステロ(中央)は、自然のままのサンプル研究室に入る前に、防護服の着方をグロスマン(右)に教えます。 Felix Sanchez

適切な月の岩が選ばれると、プロセッサーはメインのサンプルの小さな断片を切り離します。 研究グループに送られる典型的なサブサンプルの重さは、半分から 1 グラムで、ティースプーンの 4 分の 1 を満たすことができます。

人間の欠点も考慮した手順があります。 汚染を最小限に抑えるため、サンプルに直接触れることができるのは、アルミニウム、ステンレス鋼、テフロンという3つの素材だけです。 そのため、ピンセットと手袋を多めに用意しています。 また、サンプリング中にホコリや岩の一部が割れても、その部分が新しいサンプルになります。

ついにプロセッサーをする機会がやってきました。 空のキャビネットを見ると、嬉しいことに、ガイドが私の両手を入れて、サンプルを処理するふりをさせてくれた。 ゴムは私の腕にしっかりと巻きついています。 濃厚な液体の中に腕を押し込んでいるような感じです。 私は、キャビネットの中にあるステンレス製のハンマーとノミを不器用に手に取りました。 想像上のサンプルの角を削る真似をする。 4496>

ゴム手袋をして空のキャビネットに手を入れ、月の石を触るふりをするグロスマン氏。 Felix Sanchez

学芸員にとって、「この興奮は永遠に続く」とMosieは教えてくれました。 「サンプルを扱うたびに、……自分がこの仕事をする数少ない一人であることを実感します。 それは特別な機会であり、素晴らしい責任です」

地質学者のベック・ストラウスは、その感覚を覚えています。 ニュージャージー州ピスカタウェイのラトガース大学でポスドクをしていたときです。 現在、メリーランド州ゲイサーズバーグにある国立標準技術研究所に勤務するストラウス氏は、「この岩石の一部を初めて手にしたのは、私がこれまでに経験した中で最も素晴らしいことの1つでした」と述べています。 月のコアやコアとマントルの境界で液体の岩石が攪拌され、磁場が発生した可能性がありますが、月が冷えて固まるにつれて弱くなりました。

ストラウスは、初期の月には強い磁場があり、30億年前には弱まったという研究を3月の月惑星科学会議(Lunar and Planetary Science Conference)にて発表しました。 月がさらに10億年から20億年の間、弱い磁場を維持した後、磁場は今日、実質的にゼロになった。

過去50年間の進歩により、地質学者は月の岩石中の磁場をより小さく測定できるようになり、「アポロ時代には物理的にアクセスできなかった情報を得ることができる」とシュトラウス氏は言います。 「私が今やっている実験を行い、データを収集するためには、基本的に宇宙飛行を発明しなければならなかったのです」とストラウス氏は言います。 アポロから約50年後、シュトラウスは研究室に入り、金庫を開けて、「月の信じられないような小さな破片を取り出し、それらについて本当に素晴らしいことをいろいろと学ぶことができました。 4496>

NASAがサンプルを研究所に送る際、政府の特別な宅配便は使わず、通常の郵便、FedExやUPSを利用します。 泥棒を阻止するために、キュレーターは荷物を目立たなくしています。 “私たちは明らかに書きません。 この中には月の石が入っています “とは書きません。 彼女は、いくつかのサンプルが郵送中に紛失したことを認めている。 しかし、保険をかけても意味がない。 「貴重なものなんです。

1971年のアポロ15号ミッションの岩石の欠片が入ったアクリル製のトロフィーを持つグロスマンさん。 Felix Sanchez

Hidden treasures

しかし、同じ古い岩の中から新しいサンプルを見つける方法があります。 アポロの岩石の多くは角礫岩と呼ばれるセメント状の集合体で、外からは見えない内側に岩石が隠れていることがあります。 最近まで、その隠れた岩石を見つけるには、ノミで角礫岩を割るしかなかったのです。 しかし2017年、原始的なサンプルラボはCTスキャナーを導入し、岩を壊さずに内部を見ることができるようになったのです。 それによって学芸員は、目に見えない断片を取り出すために岩を切る場所を知ることができます。

いくつかの手つかずのサンプルは、保管庫から出てこようとするところです。 アポロ15号、16号、17号で月表から採取された3本の土のチューブは、1970年代から封印されていたのです。 3月、NASAは9つの研究チームがこれらのチューブから貴重な断片を受け取ることを発表しました。

そして、新しいミッションが目前に迫っています。 4月、NASAのジム・ブライデンスタイン長官は、早ければ2024年にアメリカの宇宙飛行士を再び月面に着陸させるという提案を発表しました。 中国は今年後半、月の裏側へのサンプルリターンミッションを打ち上げる予定だ(SN: 11/24/18, p.14)。 これらの月の石は、月のその領域から最初のサンプルとなり、1976年以来、まったく初めて戻ってくることになります。

「月の別の部分からサンプルを得ることは、アポロのサンプルがそうしたように、月と太陽系についての私たちの理解に革命をもたらします」とゼーグラーは言います。 しかし、もっと簡単な方法を見つけたのです。 ワシントンD.C.のスミソニアン航空宇宙博物館には、アポロ17号の玄武岩の欠片が展示されており、「タッチ・ロック」と呼ばれています。

その岩の上に指を置くと、思わず笑みがこぼれます。 川の岩のように冷たく滑らかな石です。 しかし、この月のかけらは、水と時間によってすり減るのではなく、何百万もの人間の手によって磨かれたものなのです」

他のサンプルは世界中で展示されており、ワシントン D.C. のスミソニアン航空宇宙博物館では、グロスマンの親指でこのサンプルを見ることができます。

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