Johnson Space Center Campus 31 skiljer sig inte från storheten och historien till något Tower of London. Det finns ingen kunglig vakt utanför. Det är dock här, i en byggnad från 60-talet, att NASA behåller juvelerna i sitt rymdprogram. Inuti olika renrum spårar kuratorer meteoriter från Mars och asteroidbältet, kosmiskt damm, solvindprover, kometpartiklar och naturligtvis hundratals kilo månstenar. Ars Technica tog en rundtur i detta hemliga NASA-förvar och tog fram många intressanta saker som vi kommer att prata om.
I slutet av december tillbringade företrädare för denna resurs dagen på att samla objekt 31, inklusive det sällan besökta Genesis Lab. Och även om de inte fick en månsten som minnesmärke, tog de en aldrig tidigare skådad rundtur i varje astromaterial som NASA samlade från andra kroppar i solsystemet och därefter. Vi har nu möjlighet att studera hur NASA skyddar sina sällsynta och mest värdefulla exempel från andra världar. Längre i första personen, berättelsen om Ars.
Antarktiska meteoriter
Först ville vi ta en titt på den berömda Martian rocken.
Innan vi kom till NASA: s meteoritlaboratorium tog vi av oss vigselringarna och tog på oss skodäck, kirurgiska mössor och vita kläder. Efter omklädningsrummet överfördes vi till en liten cell där en luftdusch tog bort partiklar från oss - en slags orkansimulator. Slutligen befinner vi oss i ett starkt upplyst sterilt rum där NASA lagrar asteroider som forskare har samlat i Antarktis.
Kampanjvideo:
Denna samling innehåller cirka 20 000 stenar, men den mest kända av dem är ALH84001. För ungefär 16 miljoner år sedan föll en stor meteorit eller asteroid 0,5 till 1 kilometer över Mars ytan och lyfte en rad stenar ut i rymden med en hastighet som översteg planetens flyghastighet. En av dem flög genom rymden och för 13 000 år sedan föll in i Antarktis. Ett forskargrupp, finansierat av National Science Foundation, upptäckte det under vintern 1984, men visste inte vid den tiden att asteroiden var hemma för Mars.
Amerikanerna var långt ifrån de första att inse att Antarktis är det bästa stället i världen att söka efter meteoriter. Japanska upptäcktsresande har gått och samlat dem där sedan 60-talet. När geologen William Cassidy från University of Pittsburgh fick reda på deras framgångsrika fynd av alla slags meteoriter 1973 övertygade han National Science Foundation om att finansiera amerikanska expeditioner. År 1976 hade amerikanerna kommit ikapp med japanska forskare inom detta område; och två år senare skapades ett NASA-laboratorium för att lagra dessa prover.
Även om strömmen av meteoriter i Antarktis inte skiljer sig från strömmar någon annanstans i världen, är klimatet på denna kontinent torrt och kallt, med nästan inga människor, vilket hjälper meteoriterna att vara intakta. Geografi hjälper också. När massiva isark flyter från sydpolen kolliderar de med Transantarctic Mountains, en 3500 kilometer hög ås som sträcker sig över hela kontinenten. Meteoriter faller in i det breda och platta polarområdet och absorberas av denna ström, som stannar efter att ha nått bergen.
"När denna is dyker upp skapar rätt kombination av höjd och temperatur en ablationszon för isen och meteoriterna förblir under den", förklarar Kevin Reiter, planetforskare och kurator för den antarktiska meteoriten. "Det finns områden på åsen med en otrolig koncentration av meteoriter."
Klipporna förblir frysta tills de når laboratoriet i Houston. Detta förhindrar rost och mineralförändringar som kan uppstå vid högre temperaturer. En gång i laboratoriet smälter stenar i en varm, torr miljö där fukt snabbt avlägsnas. Stenarna lagras sedan i kväveskåp för att förhindra ytterligare oxidation.
Tio år efter att forskare upptäckte ALH84001 insåg de att detta och ett dussin andra liknande meteoriter nästan säkert kom från Mars, eftersom de innehåller spår av gas som är inneboende i Mars atmosfär.
Detta ledde till ett oväntat intresse från laboratorier. När Dave McKay och andra forskare vid Johnson Space Center undersökte berget upptäckte de små, konstiga drag som liknade maskliknande fossiler. På grundval av denna upptäckt publicerades en artikel i Science 1996 där forskare tillkännagav upptäckten av bevis för förekomsten av forntida liv på Mars. Över natten blev Antarktis meteoritlaboratorium en av de hetaste platserna i världen. Forskare och journalister tävlade med varandra för att komma in.
Idag, med NASAs rovers som skrapar ut hela Mars yta, kan det verka som att sökandet efter nya bergarter i Antarktis, där de har utsatts för jordens atmosfär i tusentals år, skulle vara värdelös för vetenskapen. Men det är inte sant, säger Reiter.
”Mars meteoriter är av stort intresse”, förklarar han. - Vi har fått mycket användbar information om Mars från rovers, och mycket uppmärksamhet ägnas åt att hitta bevis på att det finns flytande vatten, flyktiga ämnen och allt som kan förknippas med livet. Men när vi samlar marsstenar här på jorden finns det inte mycket bevis i dessa meteoriter som indikerar sådana processer. Därför tror vi att vi saknar en betydande del av mångfalden av stenar från Mars i vår samling. Om vi faktiskt hittade en bit sediment från Mars kan det finnas många fler mätningar på jorden i laboratoriet än robotuppdrag skulle tillåta.”
Förutom Mars-klipporna har NASA hundratals meteoriter från den stora asteroiden Väst, och vissa tros ha kommit från andra kroppar i asteroidens bälte. Det finns också meteoriter från månen, och Reiter säger att de erbjuder värdefull variation över vårt urval av sex månlandningsplatser. Det finns också flera dussin "vilse" meteoriter, den plats där forskare inte kan spåra. Det är möjligt att en av dem föddes på Venus eller Mercury. Sökandet efter intressanta nya meteoriter är anledningen till att forskare återvänder till Antarktis varje november.
När det gäller ALH84001 tog Reiter emot den packade meteoriten på nolltid.”Här är det”, säger han så att vi förstår leveransens omfattning. "En stor bit sten." Och det fanns en stor bit sten. Strax efter publiceringen i Science kom majoriteten av det vetenskapliga samfundet med en annan, mer acceptabel förklaring till de små fossila tunnlarna. Denna sten är livlös idag och har förmodligen alltid varit.
Men sökningen fortsätter. Om universum kommer att föra bitar av andra världar till jorden är det minsta vi kan göra att hämta dem.
Kometer och stjärndamm
Han stod på bordet, precis framför oss. För elva år sedan flög denna matris med 132 airgelfyllda plattor i form av en tennisracket genom kometen Wilde 2. Efter att ha passerat 400 kilometer från kometens kärna fångade matrisen först små bitar av kometen. Stardust rymdfarkosten återvände sedan framgångsrikt till jorden 2006. Nu, nästan tio år senare, fortsätter forskarna att granska varje kakel för dammpartiklar som har fastnat i aerogelen.
Själva aerogelen är nästan en magisk substans. Det ser ut som frusen rök. Med en densitet 1000 gånger mindre än för glas är det nästan luft. Men det är perfekt för att stoppa partiklar som är mindre än ett sandkorn som färdas sex gånger snabbare än en gevärskula. Partiklarna skapar spår när de passerar genom aerogel tills de stannar men förstörs helt.
Ron Bastien, Stardust Lab Manager, förberedde en av brickorna för att demonstrera under vårt besök. "Om du tittar på det noggrant kan du se den här linjen gå igenom den, det är här en liten partikel träffar aerogelen och går igenom den", säger han. "Om du tittar längst ner på det här spåret kommer det att finnas en partikel." En kometpartikel nu hundratals miljoner kilometer bort.
Kometmaterialet har studerats av dussintals forskargrupper. Till sin förvåning fann de att kometer bildas samtidigt under isiga och heta förhållanden. Forskare har länge vetat att kometis bildas vid den kalla kanten av solsystemet bortom Neptuns bana, men nu insåg de att en stenig kärna bildas mycket närmare solen.
De är medvetna om detta eftersom vissa partiklar som samlats in av Stardust var vita och oregelbundna. Dessa kalcium-aluminium-inneslutningar antas ha bildats mycket nära solens yta i solens elds skapande. De är bland de äldsta materialen i solsystemet, som är nära 4,56 miljarder år gamla. Och nu har forskare hittat dem i kometer som har rest till Pluto och bortom. Detta ger forskare ytterligare förtroende för att studien av kometer är studien av tidskapslar, som kommer att berätta mycket om tiderna för solsystemets bildning.
Eftersom airgelbrickan levererades till kometen under en relativt kort tid, hade Stardust-uppdraget också en andra brickbricka bara i händelse av brand.
Under sin förlängda flygning till och från Comet Wilde 2 använde rymdfarkosten denna andra bricka för att samla interstellärt damm. Till skillnad från den kraftfulla strömmen av kometpartiklar, förväntade forskare att samla bara några små interstellära partiklar, mikron i storlek, rusar mot solsystemet i olika vinklar. Så när rymdfarkosten återvände till jorden ombads forskare att hitta dessa partiklar.
Stardust-labbet installerade automatiska avsökningsmikroskop som tog bilder av den interstellära samlaren, och forskare bjöd in allmänheten - "duster" - att hjälpa till att hitta spår av partiklar i enskilda brickor som en del av Stardust @ Home-projektet.
I augusti 2014 tillkännagavs sju interstellära dammpartiklar, de första dammproverna från stjärnor utanför solsystemet. Dusters hittade två partiklar. Redan nu har forskare precis börjat förstå naturen hos dessa partiklar, varav några är "fluffiga" som snöflingor och kunde ha kommit från en supernovaexplosion för miljoner år sedan.
Genesis
Vi förberedde oss för den mest utsökta delen av promenaden i en och en halv timme när Judine Alton frågade om vi behövde gå på toaletten (jag glömde att fråga tidigare). Lyckligtvis inte nödvändigt.
NASA lagrar de mest känsliga proverna i Genesis-laboratoriet, som hålls rena enligt rymdcentrets strängaste protokoll. Genesis Laboratory lagrar partiklar av solvinden, små bitar av solen som innehåller ledtrådar om solnebulosans sammansättning när planeterna just bildades.
Vi fick i uppdrag den morgonen att inte bära vigselringar eller använda deodorant. I hallen tar vi på oss handskar, skodäck och hårnät. I "omklädningsrummet" satte vi på oss masker, helkroppsdräkter, hattar, specialstövlar och ett par andra handskar. De tog också min anteckningsbok och gav mig "rent" papper - och inuti fick jag också en "ren" Sharpie-penna. Vår fotograferingsutrustning genomgick också en sanering: vi var tvungna att spendera flera minuter med att torka linser och stativ med spritservetter tills forskarna var säkra på att enheterna var tillräckligt fria från damm.
Efter allt detta frågade vi hur många besökare laboratoriet fick.”Jag accepterar inte människor”, säger Alton, laboratoriets kurator. - Ni är speciella. Detta beror främst på att människor är smutsiga."
2001 gick NASA: s rymdskepp Genesis ut i rymden till L1 Lagrange-punkten, där gravitationen mellan jorden och solen är balanserad. I mer än två år har apparatens uppsättningar samlat joner som strömmar från solens yttre skikt. Filter har utvecklats i olika renheter av material, inklusive aluminium, safir, germanium, kisel, guld och diamantliknande amorft kol, för att samla olika typer av solvind.
Man trodde att rymdfarkosten skulle kunna samla miljarder solpartiklar, lika viktiga som några få saltkorn, och sedan gå till jorden. Men under den sista fasen av returen misslyckades flygplanets fallskärmssystem och det föll i Utah-öknen med en katastrofal hastighet på 300 km / h.
Detta skulle vara slutet. För de flesta experiment skulle detta innebära slutet på spelet. Men de fångade solvindpartiklarna var 40-100 nanometer under ytan. Forskare, inklusive Alton, har funnit att de kan rädda några av partiklarna om de rengör filtren som överlevde stöten på jorden noggrant.
Kort sagt, forskare har anpassat sig. I ett starkt upplyst, rent rum visade Carla Gonzalez oss exakt hur genom att placera en ström av ultrarent vatten över ett provfilter som roterar med flera tusen varv per minut. Efter 15 minuter rensade vattnet bort smuts och skräp från filtret. Denna process lämnade inga lösningsmedel. Under de tio åren sedan Genesis återvände till jorden har Alton, Gonzalez och andra rensat och klassificerat mer än 2000 prover, varav många finns tillgängliga för studier av forskare.
Forskare uppnådde de flesta av uppdragets forskningsmål, inklusive den överraskande upptäckten att solen har mer syre-16, den vanligaste isotopen, än jorden. Denna avvikelse har fått forskare att undersöka hur detta syre lämnade solen under de första miljoner åren av dess existens, vilket ledde till nya upptäckter om naturen och utvecklingen av det tidiga solsystemet.
När vi kom till slutet av vår turné i ett obefläckat laboratorium drog Gonzalez ut ett filter med ultrarent vattenprover. Jag frågade om det var möjligt att äta det nu om det var så rent.”Jag tror att du kan,” svarade Alton. "Men du skulle bryta mitt hjärta om du gjorde det."
Månstenar
Ryan Ziegler log bredt, hans runda ansikte betonades perfekt av det rena locket som täckte hans huvud när vi befann oss framför den blanka, multitonsdörren till bankvalvet. "Tja killar, jag har sparat det bästa till sist," sa han. Ziegler studerar månstenar vid Johnson Space Center för att bättre förstå hur månen bildades. Han övervakar också Apollo-prover och organiserade vår rundtur i NASAs Astromaterials Laboratory.
Vi stod nu framför valvet som höll två tredjedelar av alla månstenar i världen.
Och sedan gick vi in. Byggnaden byggdes 1979 och rymmer samlingen Apollo 11 till Apollo 17, som ligger i separata skåp av rostfritt stål. Astronauter tog tillbaka cirka 2200 prover under sex Apollo-uppdrag. Även om 85% av samlingen förblir i orörda tillstånd spåras för närvarande mer än 100.000 månstenar. "NASA: s allmänna övervakning gör det möjligt att begära ett specifikt prov när som helst och kan hittas," förklarade Ziegler.
Det fanns något utomjordiskt i själva rummet. Själva stenarna var inte synliga; de förpackades försiktigt i metallbehållare i teflonpåsar, förseglade tre gånger i skåp som själva var fyllda med rent kväve. "Det finns mycket ansträngningar för att hålla dessa månprover säkra för framtida generationer", säger Ziegler. Och även om du inte kan se dem, kan du känna närvaron av massor av stenar. En gång låg de på månens yta i miljarder år och samlades sedan av ett dussin mänskliga händer, lyftes från månytan och föll i Stilla havet. Och nu ligger de tyst igen, redan i det här rummet.
Trots försiktighetsåtgärderna kan "öppna" prover inte lagras på obestämd tid. Även i trippelförseglade lufttäta behållare innehåller ultrarent kväve 10 till 100 ppb vatten. Månstenarna visar inga tecken på korrosion, men ändå har den översta nanometern eller två redan förorenats. Ziegler leder oss till en av garderoberna. "Dessa har aldrig öppnats", säger han. "Det här är tre av våra sju oupptäckta prover." De samlades i vakuumet på månytan, inhystes i vakuumförseglade rör och förblir så till denna dag. NASA sparar dem för en osäker teoretisk framtid där forskare kommer att hitta fantastiska nya sätt att analysera.
70% av alla månstenar lagras i det här rummet. Cirka fem procent har förstörts under olika forskningsprocesser, och ytterligare 15% lagras i en reservlagringsanläggning i White Sands, New Mexico. Johnson Space Center är säkert och anläggningen ligger på andra våningen. Men rymdcentret ligger tvärs över gatan från Clear Lake, som rinner ut i Galveston Bay, som rinner ut i Mexikanska golfen. En orkan i kategori 5 kan förstöra denna anläggning.
Ziegler leder oss ut ur valvet till ett liknande arbetsrum där resten av månstenen förvaras. Stora delar av månen visas i större rostfria skåp. Prover returneras här efter studier - laboratoriet distribuerar 500 till 1000 månprover per år till forskare för forskning. VIPs kommer också hit för att visa månstenarna.
Bland de prover som visas är den så kallade Genesis-rocken, som verkar vara täckt med pulveriserat socker. Apollo 15-besättningen fick i uppgift att hitta bara en i anortositsten, och de hittade den nära Apenninerna. Vid 4,1 miljarder år gammal, född bara ett par hundra miljoner år efter bildandet av solsystemet, hjälpte Genesis-stenen till att bekräfta teorin om bildandet av månen efter att jorden kolliderade med ett föremål på samma storlek som Mars i början av solsystemet.
Baserat på material från Ars Technica