Das OSIRIS-REx-Raumschiff fliegt jetzt in Formation mit dem Asteroiden Bennu und wird die nächsten achtzehn Monate damit verbringen, dieses unberührte Stück des ursprünglichen Sonnensystems zu untersuchen: seine Zusammensetzung zu erfassen, seine Bewegungen zu studieren und das Warum und Warum ähnlicher Objekte zu erarbeiten. Diese erste Umfrage steht im Vorgriff auf den Unabhängigkeitstag 2020, an dem das Raumschiff - so groß wie ein UPS-LKW mit der Mobilität eines Kolibris - seinen Probenahmemechanismus gegen Bennu drückt, um einen versiegelten Kanister mit Premium-A-Asteroiden nach Hause zu bringen Analysen in Laboratorien auf der ganzen Welt.
„Wir werden Bennu von einem Lichtpunkt aus gesehen haben und zurück auf der Erde, bis zu den Atomen, aus denen es besteht. Es ist ziemlich erstaunlich. Es gibt keine andere Stelle, für die das zutrifft “, sagt Dante Lauretta, der leitende Ermittler der Mission, aus seinem Büro im Lunar and Planetary Laboratory an der University of Arizona. Er denkt einen Moment nach und fügt hinzu: "Vielleicht Wild 2."
Der Komet Wild 2 wurde 2004 von der NASA-Mission Stardust getestet. Es war die erste Probe-Rückgabe-Mission der Agentur seit dem Apollo-Programm, obwohl sie nicht an die Kühnheit dessen heranreicht, was Lauretta und sein Team bei Bennu tun. Sternstaub sammelte Partikel in der Spur des Kometen, von denen die größte etwa einen Millimeter betrug, und stellte fest, dass Aminosäuren lebenswichtig waren, was das wissenschaftliche Verständnis der Kometenbildung veränderte. OSIRIS-REx hingegen nimmt bis zu 5 kg des kohlenstoffhaltigen Asteroiden mit nach Hause. Es ist unmöglich vorherzusagen, was sein Steinbruch enthüllen wird, da angenommen wird, dass Bestandteile von Bennu älter sind als das Sonnensystem selbst, aber das Studium solch uralten Materials wird wahrscheinlich Lücken in unseren Modellen der Entstehung des Sonnensystems und dem Weg, der letztendlich führte, schließen zum Leben auf der Erde.
Bild des Asteroiden Bennu, aufgenommen vom Raumschiff OSIRIS-REx am 16. November 2018 aus einer Entfernung von 136 km. (NASA / Goddard / Universität von Arizona) Sample-Return-Missionen sind genau das, wonach sie klingen. Sie greifen nach einem Himmelskörper in seinem natürlichen Lebensraum und bringen ihn zur Analyse nach Hause. Obwohl Planetenwissenschaftler mit Landern und Rovern Zauberei betrieben haben, sind ihre mechanischen Stellvertreter in der Wissenschaft, die sie leisten können, immer noch frustrierend eingeschränkt. Die wissenschaftlichen Nutzlasten von Robotern sind durch Masse und Leistung begrenzt, während Spektrometer auf der Erde die Größe eines Gebäudes haben können. Ein Synchrotron kann einen Kilometer breit sein. Das sind Star Trek-Größen. Die Idee hinter der Musterrückgabe ist, dass, wenn wir die Werkzeuge nicht zum Ziel bringen können, wir das Ziel zu den Werkzeugen bringen.
„Ich war 2008 in diesem Gebäude, als sich der Lander Phoenix auf der Marsoberfläche befand, und diese ersten Schaufeln des Mars würden sich nicht vom Roboterarm lösen, um analysiert zu werden“, sagt Lauretta. „Sie haben es endlich herausgefunden. Sie erwärmten es und es löste sich und ging zum Massenspektrometer, und wir kratzten uns am Kopf und versuchten, einen Sinn daraus zu machen. Und ich dachte mir: Wenn ich ein Getreide hätte, das ich von dieser Schaufel abwischen könnte, könnte ich Ihnen hundertmal mehr Informationen sagen, als Sie gerade von diesem Instrument bekommen haben. "
Nicht alle Bereiche der Planetenforschung werden durch Probenanalyse vorangebracht. Ein Geophysiker, der ein planetarisches Objekt verstehen will, greift möglicherweise zunächst nicht nach einer Schaufel fremden Regoliths. Die NASA hat eine etablierte Erkundungskadenz für das Verständnis planetarischer Körper: Vorbeiflug, Orbiter, Lander, Rover, Probenrückgabe-Mission und dann eine menschliche Mission. Der Mond überprüfte jede Kiste. Mars 2020, der nächste Rover der NASA, der in seinem gleichnamigen Jahr auf den Markt kommen soll, wird mit dem Beispiel-Caching-Prozess beginnen. Es wird Mars-Schmutz abfüllen, damit sich ein zukünftiger Lander versammeln und nach Hause fliegen kann. Danach schicken Sie Astronauten.
"Jahrzehntelang fehlten eindrucksvoll Proben aus der Untersuchung des Mars", sagt Lindy Elkins-Tanton, Direktor der School of Earth and Space Exploration an der Arizona State University. „So fortgeschritten wir auch in der Ferninstrumentierung sind, es ist erstaunlich, wie viel mehr wir lernen, wenn wir es in unseren Händen haben. Es gibt einfach keinen Ersatz. “
Obwohl Planetenwissenschaftler Marsmeteoriten untersuchen, um Einblicke in die Geschichte dieses Planeten zu erhalten, können die Meteoriten die Frage nicht beantworten, ob der Mars jemals ein Aufenthaltsort des Lebens war. Außerdem wissen die Wissenschaftler nicht genau, wo und wann die Proben entstanden sind, bevor sie auf die Erde stürzen. Obwohl Meteoriten vom Mars, die auf der Erde entdeckt wurden, genau datiert werden können, werden sie als eine wahrscheinliche voreingenommene Probe angesehen, die relativ zur Marsoberfläche jung ist.
Elkins-Tanton ist Teil des Wissenschaftsteams Mars 2020 und dient als Hauptforscher der NASA-Mission Psyche zur Erforschung eines Metallasteroiden, der als planetarischer Kern für den Start im Jahr 2022 angesehen wird. Sie sagt, dass Wissenschaftler Martian sofort untersuchen würden Proben für organische Materialien und deren Isotopen-Make-ups. Eine solche Untersuchung der Isotopenverhältnisse würde einen starken Hinweis darauf geben, ob das Material durch Leben erzeugt wurde.
Die Forscher würden auch die Stichprobe datieren, "etwas, was wir mit Robotern nicht mit Genauigkeit tun können", sagt Elkins-Tanton. „In Isotopenlabors ist es super, superfeine Arbeit, um das genaue Alter eines Mineralkorns oder Obergesteins zu ermitteln.“ Derzeit fehlen den Wissenschaftlern die absoluten Daten für Gesteine auf der Marsoberfläche. Stehende Auseinandersetzungen darüber, wann der Mars nass war. Was waren die verschiedenen Äonen, die Epochen unterschiedlicher chemischer Aktivität auf der Marsoberfläche? “
Raumschiffe aller Geschmacksrichtungen sind von Natur aus durch die wissenschaftliche Hardware, die sie fliegen, begrenzt. Als Galileo 1995 bei Jupiter ankam, war seine Instrumentierung zehn Jahre alt. Obwohl die Technologie in diesem Jahrzehnt einen Sprung nach vorne machte, konnte der arme alte Galileo nichts davon nutzen. Andererseits sind Mustermissionen im Wesentlichen zukunftssicher, sagt Ryan Zeigler, Apollo-Musterkurator der NASA. Mit dem technologischen Fortschritt können Proben aus dem Lager entnommen und für eine neue Analyse erneut untersucht werden.
"Ich bin in der Mondwissenschaft mit einem knochentrockenen Mond aufgewachsen", sagt er. „Auf der Erde hat fast jeder Stein ein Mineral, in dem Wasser gebunden ist. Aber als Wissenschaftler die Apollo-Proben betrachteten, sahen sie das nicht. “Dieser Wassermangel wurde in Modelle für die Entstehung und Entwicklung des Mondes einbezogen und legte im Gegenzug nahe, woraus die Erde einst bestand. „Und dann hatten wir vor zehn Jahren bessere Instrumente und sahen uns noch einmal die Gläser und Mineralien in den Mondproben an und fanden in beiden Wasser.“ Die Mondmodelle mussten überarbeitet werden. „Wenn der Mond flüchtige Stoffe enthält, ist die Hypothese über den Rieseneinfluss dann realisierbar? Ja, aber die Wissenschaftler mussten die Funktionsweise des riesigen Aufpralls optimieren, um die Flüchtigkeit in Grenzen zu halten. Das war bedeutend. “
Solche Analysen werden sich auszahlen, wenn Astronauten dorthin zurückkehren. „Es kostet viel Geld, irgendetwas zum Mond zu schicken. Daher ist jede Ressourcennutzung, die wir vor Ort vornehmen können, der Schlüssel. Und wir können die Zusammensetzung des Mondes aus Apollo-Proben verwenden, um zu verstehen, was wir verwenden können. “Zeigler erklärt, dass Metalle im Mond-Regolith verwendet werden könnten, um Lebensräume zu schaffen. Wasser könnte auch extrahiert werden. „Wissenschaftler haben sich ein halbes Dutzend verschiedene Methoden ausgedacht, um aus Mondboden Sauerstoff zu gewinnen. Dabei wurden die Apollo-Proben in kleinem Maßstab zum Üben verwendet. Wenn ich auf dem Mond große Mengen Wasser oder Wasserstoff und Sauerstoff produzieren kann, dann ist das Raketentreibstoff! Dies wiederum ermöglicht die Erforschung anderer Teile des Sonnensystems durch den Menschen. “
Das OSIRIS-REx-Raumschiff der NASA wird am 21. Mai 2016 in der Nutzlast-Gefahrgut-Serviceeinrichtung des Kennedy Space Center in Florida freigelegt, nachdem die Schutzabdeckung entfernt wurde. (NASA / Dimitri Gerondidakis) Alle Proben von Himmelsobjekten werden von der Abteilung Astromaterials Research and Exploration Science des Johnson Space Center der NASA in Houston gehandhabt und gelagert. Jedes Mal, wenn eine neue Probe entnommen wird, werden neue Einrichtungen gebaut, die der Quelle entsprechen und die Probe isoliert und unbeschädigt halten. Obwohl OSIRIS-REx seine Bennu-Proben erst 2023 zurückgeben wird, wird Johnson bald mit dem Bau neuer Labors für Bennu und einen Teil des Asteroiden Ryugu beginnen, der demnächst von der japanischen Raumsonde Aerospace Exploration Agency (JAXA) beprobt wird Hayabusa-2.
Das NASA-Zentrum hat bereits Studien zur Lagerung von Mars-Proben durchgeführt. Es geht nur darum, diese Mission so nah wie möglich ans Ziel zu bringen, um Kräne und Bulldozer für die neuen Lagereinrichtungen auf der Erde zu mobilisieren. Ebenso beobachtet die Division Astromaterials die japanische Mission Martian Moons Exploration (MMX), die 2024 starten und den größeren der beiden Marsmonde Phobos erproben wird.
Näher an der Heimat gibt es CAESAR, einen Finalisten für das New Frontiers-Programm der NASA, der im Jahr 2038 den Kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko untersuchen würde, wenn er zur Finanzierung zugelassen würde. „Wir überlegen bereits, was nötig ist, um Proben eines Kometen zu kuratieren“, sagt Zeigler. „Zum Glück haben wir viel Zeit, weil es eine Herausforderung ist. Es ist kalt, es geht um Gas, es geht um flüchtige Stoffe. Es ist nicht unmöglich, aber wir müssen neu lernen, wie wir das machen, und Protokolle entwickeln, wie wir mit völlig neuen Arten von Proben umgehen. “
Es ist nur die halbe Miete, die Proben wieder auf die Erde zu bringen, obwohl dies außerordentlich herausfordernd ist. Die eigentliche Wissenschaft beginnt, sobald sie sicher und gesund gelagert ist.
"Ein Grund, warum die Apollo-Proben für die Wissenschaft immer noch nützlich sind", sagt Zeigler, "ist, dass wir Zeit und Mühe aufgewendet haben, um sie gut zu pflegen, damit sie uns vom Mond erzählen und nicht von Houston."
David W. Brown ist Autor von One Inch From Earth, der Geschichte der Wissenschaftler hinter der Mission der NASA in Europa. Es wird nächstes Jahr von Custom House veröffentlicht.
