Johnson Space Center Campus 31 non differisce per la grandiosità e la storia di nessuna Torre di Londra. Non ci sono guardie reali fuori. Tuttavia, è qui, in un edificio degli anni '60, che la NASA conserva i gioielli del suo programma spaziale. All'interno di varie clean room, i curatori rintracciano meteoriti da Marte e dalla cintura degli asteroidi, polvere cosmica, campioni di vento solare, particelle di comete e, naturalmente, centinaia di chilogrammi di rocce lunari. Ars Technica ha fatto un tour di questo repository segreto della NASA e ha portato alla luce molte cose interessanti, di cui parleremo.
Alla fine di dicembre, i rappresentanti di questa risorsa hanno trascorso la giornata visitando le collezioni dell'Oggetto 31, incluso il laboratorio Genesis raramente visitato. E sebbene non abbiano ricevuto un ciottolo lunare come ricordo, hanno fatto un tour senza precedenti di ogni materiale astrale che la NASA ha raccolto da altri corpi nel sistema solare e oltre. Ora abbiamo l'opportunità di studiare come la NASA protegge i suoi esempi più rari e preziosi da altri mondi. Inoltre, in prima persona, la storia di Ars.
Meteoriti antartiche
Per prima cosa volevamo dare un'occhiata al famoso rock marziano.
Prima di arrivare al laboratorio di meteoriti della NASA, ci siamo tolti le fedi nuziali e poi abbiamo indossato copriscarpe, berretti chirurgici e paramenti bianchi. Dopo lo spogliatoio, siamo stati trasferiti in una piccola camera, in cui una doccia d'aria ci ha prelevato particelle libere, una specie di simulatore di uragano. Infine, ci troviamo in una stanza sterile illuminata in modo luminoso in cui la NASA conserva gli asteroidi che gli scienziati hanno raccolto in Antartide.
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Questa collezione contiene circa 20.000 pietre, ma la più famosa è ALH84001. Circa 16 milioni di anni fa, un grande meteorite o asteroide di 0,5-1 km di diametro cadde sulla superficie di Marte e sollevò una fila di rocce nello spazio a una velocità superiore alla velocità di fuga planetaria. Uno di loro ha volato nello spazio e 13.000 anni fa è caduto in Antartide. Un team di scienziati, finanziato dalla National Science Foundation, lo scoprì nell'inverno del 1984, ma all'epoca non sapeva che l'asteroide era la dimora di Marte.
Gli americani non sono stati i primi a rendersi conto che l'Antartide è il posto migliore al mondo per la ricerca di meteoriti. Gli esploratori giapponesi li hanno camminati e raccolti lì dagli anni '60. Quando il geologo dell'Università di Pittsburgh William Cassidy venne a sapere dei loro ritrovati riusciti di tutti i tipi di meteoriti nel 1973, convinse la National Science Foundation a finanziare le spedizioni americane. Nel 1976, gli americani avevano raggiunto gli scienziati giapponesi in quest'area; e due anni dopo, è stato creato un laboratorio della NASA per conservare questi campioni.
Sebbene il flusso di meteoriti in Antartide non sia diverso dai flussi di qualsiasi altra parte del mondo, il clima in questo continente è arido e freddo, quasi senza persone, il che aiuta i meteoriti a rimanere intatti. Anche la geografia aiuta. Mentre enormi lastre di ghiaccio galleggiano dal Polo Sud, si scontrano con le Montagne Transantartiche, una cresta alta 3500 chilometri che si estende attraverso il continente. I meteoriti cadono nell'ampia e piatta regione polare e vengono assorbiti da questo torrente, che si ferma dopo aver raggiunto le montagne.
"Quando questo ghiaccio appare, la giusta combinazione di altitudine e temperatura crea una zona di ablazione per il ghiaccio, e le meteoriti rimangono al di sotto", spiega Kevin Reiter, scienziato planetario e curatore del meteorite antartico. "Ci sono aree sulla cresta con un'incredibile concentrazione di meteoriti."
Le rocce rimangono congelate fino a raggiungere il laboratorio di Houston. Ciò previene la ruggine e l'alterazione minerale che può verificarsi a temperature più elevate. Una volta in laboratorio, le pietre si sciolgono in un ambiente caldo e asciutto, dal quale l'umidità viene rapidamente rimossa. Le pietre vengono quindi conservate in armadi di azoto per prevenire un'ulteriore ossidazione.
Dieci anni dopo che gli scienziati hanno scoperto ALH84001, si sono resi conto che questo e una dozzina di altri meteoriti simili provenivano quasi certamente da Marte, poiché contengono tracce di gas inerenti all'atmosfera di Marte.
Ciò ha portato a un aumento inaspettato di interesse da parte dei laboratori. Quando Dave McKay e altri scienziati del Johnson Space Center hanno esaminato la roccia, hanno scoperto minuscole strane caratteristiche che assomigliavano a fossili simili a vermi. Sulla base di questa scoperta, nel 1996 è stato pubblicato un articolo su Science in cui gli scienziati annunciavano la scoperta di prove dell'esistenza della vita antica su Marte. Durante la notte, il laboratorio per lo studio dei meteoriti antartici è diventato uno dei luoghi più caldi del mondo. Scienziati e giornalisti facevano a gara per entrare.
Oggi, con i rover della NASA che graffiano l'intera superficie di Marte, potrebbe sembrare che la ricerca di nuove rocce marziane in Antartide, dove sono state esposte all'atmosfera terrestre per migliaia di anni, sarebbe inutile per la scienza. Ma non è vero, dice Reiter.
"I meteoriti marziani sono di grande interesse", spiega. - Abbiamo ricevuto molte informazioni utili su Marte dai rover e viene prestata molta attenzione alla ricerca di prove dell'esistenza di acqua liquida, sostanze volatili e tutto ciò che può essere associato alla vita. Tuttavia, quando raccogliamo rocce marziane qui sulla Terra, non ci sono molte prove in questi meteoriti per indicare tali processi. Pertanto, riteniamo che nella nostra collezione manchi una parte significativa della diversità delle rocce di Marte. Se effettivamente trovassimo un pezzo di sedimento da Marte, potrebbero esserci molte più misurazioni sulla Terra in laboratorio di quanto consentirebbero le missioni robotiche ".
Oltre alle rocce marziane, la NASA ha centinaia di meteoriti dal grande asteroide occidentale, e si ritiene che alcuni provengano da altri corpi nella cintura degli asteroidi. Ci sono anche meteoriti dalla Luna e Reiter afferma che offrono una preziosa varietà sul nostro campione di sei siti di atterraggio lunare. Ci sono anche diverse dozzine di meteoriti "vaganti", il luogo di origine che gli scienziati non possono rintracciare. È possibile che uno di loro sia nato su Venere o Mercurio. La ricerca di nuovi meteoriti interessanti è la ragione per cui gli scienziati tornano in Antartide ogni novembre.
Per quanto riguarda ALH84001, Reiter ha ricevuto il meteorite imballato in pochissimo tempo. "Eccolo", dice in modo da comprendere la portata della consegna. "Un grande pezzo di roccia." E c'era un grande pezzo di roccia. Subito dopo essere stato pubblicato su Science, la maggior parte della comunità scientifica ha fornito una spiegazione diversa e più accettabile per i piccoli tunnel fossili. Questa pietra è senza vita oggi e probabilmente lo è sempre stata.
Ma la ricerca continua. Se l'universo porterà sulla Terra pezzi di altri mondi, il minimo che possiamo fare è andare a prenderli.
Comete e polvere di stelle
Era in piedi sul tavolo, proprio di fronte a noi. Undici anni fa, questa schiera di 132 tessere riempite di aerogel a forma di racchetta da tennis attraversò la coma della cometa Wilde 2. Dopo aver superato 400 chilometri dal nucleo della cometa, la schiera catturò per la prima volta minuscoli pezzi della cometa. La sonda Stardust è poi tornata con successo sulla Terra nel 2006. Ora, quasi dieci anni dopo, gli scienziati continuano a esaminare ogni piastrella per le particelle di polvere che sono rimaste intrappolate nell'aerogel.
L'aerogel stesso è quasi una sostanza magica. Sembra fumo ghiacciato. Con una densità 1000 volte inferiore a quella del vetro, è quasi aria. Ma è perfetto per fermare particelle più piccole di un granello di sabbia che viaggiano sei volte più velocemente di un proiettile di fucile. Le particelle creano scie mentre passano attraverso l'aerogel finché non si fermano ma vengono completamente distrutte.
Ron Bastien, Stardust Lab Manager, ha preparato una delle tessere da dimostrare durante la nostra visita. "Se guardi da vicino, puoi vedere questa linea che lo attraversa, è qui che una piccola particella colpisce l'aerogel e si fa strada attraverso di esso", dice. "Se guardi in fondo a questo sentiero, ci sarà una particella." Una particella di cometa ora a centinaia di milioni di chilometri di distanza.
Il materiale della cometa è stato studiato da dozzine di gruppi di ricerca. Con loro sorpresa, hanno scoperto che le comete si formano simultaneamente in condizioni gelide e calde. Gli scienziati sanno da molto tempo che il ghiaccio della cometa si forma al bordo freddo del sistema solare oltre l'orbita di Nettuno, ma ora si sono resi conto che il nucleo roccioso si forma molto più vicino al sole.
Ne sono consapevoli perché alcune delle particelle raccolte da Stardust erano bianche e irregolari. Si ritiene che queste inclusioni di calcio-alluminio si siano formate molto vicino alla superficie del sole nel fuoco della creazione del sistema solare. Sono tra i materiali più antichi del sistema solare, che hanno quasi 4,56 miliardi di anni. E ora gli scienziati li hanno trovati nelle comete che hanno viaggiato su Plutone e oltre. Ciò dà agli scienziati ulteriore fiducia nel fatto che lo studio delle comete è lo studio delle capsule del tempo, che diranno molto sui tempi della formazione del sistema solare.
Poiché il vassoio dell'aerogel è stato fornito alla cometa per un tempo relativamente breve, la missione Stardust aveva anche un secondo vassoio di piastrelle solo in caso di incendio.
Durante il suo lungo volo da e verso la cometa Wilde 2, il veicolo spaziale ha utilizzato questo secondo vassoio per raccogliere la polvere interstellare. A differenza del potente flusso di particelle cometarie, gli scienziati si aspettavano di raccogliere solo poche minuscole particelle interstellari, di dimensioni micron, che si precipitavano verso il sistema solare con angoli diversi. Quindi, quando la sonda è tornata sulla Terra, agli scienziati è stato chiesto di trovare queste particelle.
Il laboratorio Stardust ha installato microscopi a scansione automatica che hanno scattato foto del collettore interstellare e gli scienziati hanno invitato il pubblico - "spolverino" - per aiutare a trovare tracce di particelle nelle singole tessere come parte del progetto Stardust @ Home.
Nell'agosto 2014 sono state annunciate sette particelle di polvere interstellare, i primi campioni di polvere da stelle al di fuori del sistema solare. I daster hanno trovato due particelle. Anche adesso, gli scienziati stanno appena iniziando a capire la natura di queste particelle, alcune delle quali sono "soffici" come fiocchi di neve e potrebbero provenire da un'esplosione di supernova milioni di anni fa.
Genesi
Ci stavamo preparando per la parte più deliziosa della passeggiata per un'ora e mezza quando Judine Alton ha chiesto se dovevamo andare in bagno (ho dimenticato di chiedere prima). Fortunatamente non è necessario.
La NASA conserva i campioni più sensibili nel laboratorio Genesis, che viene mantenuto pulito secondo i protocolli più severi del centro spaziale. Il Genesis Laboratory immagazzina particelle del vento solare, minuscoli frammenti del Sole che contengono indizi sulla composizione della nebulosa solare quando i pianeti si stavano appena formando.
Quella mattina ci fu detto di non indossare fedi nuziali o usare deodoranti. Nel corridoio indossiamo guanti, copriscarpe e retine per capelli. Nello “spogliatoio” ci sono state messe maschere, tute integrali, cappelli, stivali speciali e un secondo paio di guanti. Hanno anche preso il mio taccuino e mi hanno dato carta "pulita" - e dentro ho anche un pennarello "pulito". Anche la nostra attrezzatura fotografica ha subito una pulizia: abbiamo dovuto passare diversi minuti a pulire lenti e treppiedi con salviettine imbevute di alcol fino a quando gli scienziati non sono stati sicuri che i dispositivi fossero sufficientemente privi di polvere.
Dopo tutto questo, abbiamo chiesto quanti visitatori ha ricevuto il laboratorio. "Non accetto le persone", ha detto Alton, il curatore del laboratorio. - Ragazzi, siete speciali. Questo è principalmente perché le persone sono sporche ".
Nel 2001, la sonda Genesis della NASA è andata nello spazio fino al punto L1 di Lagrange, dove la gravità tra la Terra e il Sole è bilanciata. Per più di due anni, gli array dell'apparato hanno raccolto ioni che fluiscono dallo strato esterno del Sole. I filtri sono stati sviluppati in varie purezza di materiali, tra cui alluminio, zaffiro, germanio, silicio, oro e carbonio amorfo simile al diamante, per raccogliere diversi tipi di vento solare.
Si credeva che la sonda sarebbe stata in grado di raccogliere miliardi di particelle solari, di peso uguale a pochi granelli di sale, per poi andare sulla Terra. Ma durante l'ultima fase del ritorno, il sistema di paracadute dell'aereo si è guastato ed è caduto nel deserto dello Utah a una velocità catastrofica di 300 km / h.
Questa doveva essere la fine. Per la maggior parte degli esperimenti, questo significherebbe la fine del gioco. Ma le particelle del vento solare catturate si trovavano a 40-100 nanometri sotto la superficie. Gli scienziati, tra cui Alton, hanno scoperto di poter salvare alcune particelle se puliscono a fondo i filtri sopravvissuti all'impatto con la Terra.
In breve, gli scienziati si sono adattati. In una stanza pulita e illuminata, Carla Gonzalez ci ha mostrato esattamente come posizionando un flusso di acqua ultrapura su un filtro campione che ruota a diverse migliaia di giri al minuto. Dopo 15 minuti, l'acqua ha eliminato la sporcizia terrestre e i detriti spaziali dal filtro. Anche questo processo non ha lasciato solventi. Nei dieci anni trascorsi dal ritorno di Genesis sulla Terra, Alton, Gonzalez e altri hanno pulito e classificato più di 2.000 campioni, molti dei quali sono disponibili per lo studio da parte degli scienziati.
Gli scienziati hanno raggiunto la maggior parte degli obiettivi di ricerca della missione, inclusa la sorprendente scoperta che il Sole ha più ossigeno-16, l'isotopo più abbondante, della Terra. Questa divergenza ha portato gli scienziati a indagare su come questo ossigeno ha lasciato il Sole durante i primi milioni di anni della sua esistenza, portando a nuove scoperte sulla natura e lo sviluppo del primo sistema solare.
Quando siamo giunti alla fine del nostro tour in un laboratorio immacolato, Gonzalez ha tirato fuori un filtro con campioni di acqua ultrapura. Ho chiesto se fosse possibile mangiarlo ora se fosse così pulito. "Penso che tu possa", rispose Alton. "Ma mi spezzeresti il cuore se lo facessi."
Pietre lunari
Ryan Ziegler fece un ampio sorriso, la sua faccia tonda perfettamente enfatizzata dal berretto pulito che gli copriva la testa quando ci trovammo di fronte alla porta scintillante e multi-tonnellata del caveau della banca. "Bene ragazzi, ho tenuto il meglio per ultimo", ha detto. Ziegler sta studiando le rocce lunari al Johnson Space Center per capire meglio come si è formata la luna. Supervisiona anche i campioni dell'Apollo e ha organizzato il nostro tour dell'Astromaterials Laboratory della NASA.
Adesso ci trovavamo di fronte alla volta che conteneva i due terzi di tutte le pietre lunari del mondo.
E poi siamo entrati. Costruito nel 1979, questo edificio ospita le collezioni da Apollo 11 ad Apollo 17, che sono ospitate in armadi separati in acciaio inossidabile. Gli astronauti hanno riportato circa 2.200 campioni durante sei missioni Apollo. Sebbene l'85% della collezione rimanga in ottime condizioni, attualmente sono state rintracciate più di 100.000 pietre lunari. "La sorveglianza generale della NASA consente di richiedere un campione specifico in qualsiasi momento e può essere trovato", ha spiegato Ziegler.
C'era qualcosa di extraterrestre nella stanza stessa. Le pietre stesse non erano visibili; erano accuratamente imballati in contenitori di metallo in sacchi di teflon, sigillati tre volte in armadi a loro volta riempiti di azoto puro. "Ci sono molti sforzi per mantenere questi esemplari lunari al sicuro per le generazioni future", afferma Ziegler. E anche se non puoi vederli, puoi sentire la presenza di tonnellate di pietre. Una volta giacevano sulla superficie della luna per miliardi di anni, e poi sono stati raccolti da una dozzina di mani umane, sollevati dalla superficie lunare e caduti nell'Oceano Pacifico. E ora giacciono di nuovo in silenzio, già in questa stanza.
Nonostante le precauzioni prese, i campioni "aperti" non possono essere conservati indefinitamente. Anche all'interno di contenitori ermetici a tripla chiusura, l'azoto ultrapuro contiene da 10 a 100 ppb di acqua. Le rocce lunari non mostrano segni di corrosione, ma lo o due nanometri superiori sono già stati contaminati. Ziegler ci conduce a uno degli armadi. "Questi non sono mai stati aperti", dice. "Questi sono tre dei nostri sette campioni da scoprire." Sono stati raccolti nel vuoto della superficie lunare, alloggiati in tubi sigillati sotto vuoto e rimangono tali fino ad oggi. La NASA li sta salvando per un futuro teorico incerto in cui gli scienziati troveranno nuovi modi per analizzare.
Il 70% di tutte le rocce lunari è immagazzinato in questa stanza. Circa il 5% è stato distrutto durante vari processi di ricerca e un altro 15% è immagazzinato in un magazzino di riserva a White Sands, nel New Mexico. Il Johnson Space Center è al sicuro e questa struttura è al secondo piano. Ma il centro spaziale è dall'altra parte della strada rispetto a Clear Lake, che sfocia nella baia di Galveston, che sfocia nel Golfo del Messico. Un uragano di categoria 5 potrebbe distruggere questa struttura.
Ziegler ci conduce fuori dal caveau in un laboratorio di dimensioni simili dove è conservato il resto della pietra di luna. Grandi pezzi della luna sono esposti in armadi più grandi in acciaio inossidabile. I campioni vengono restituiti qui dopo lo studio: il laboratorio distribuisce da 500 a 1000 campioni lunari all'anno agli scienziati per la ricerca. Anche i VIP vengono portati qui per mostrare le pietre lunari.
Tra gli esemplari in mostra c'è la cosiddetta roccia della Genesi, che sembra essere ricoperta di zucchero a velo. L'equipaggio dell'Apollo 15 è stato incaricato di trovarne solo uno nella roccia anortosita e lo hanno trovato vicino all'Appennino. A 4,1 miliardi di anni, nata solo un paio di centinaia di milioni di anni dopo la formazione del sistema solare, la pietra della Genesi ha contribuito a confermare la teoria della formazione della luna dopo che la Terra si è scontrata con un oggetto delle dimensioni di Marte all'inizio del sistema solare.
Basato su materiali di Ars Technica
