Stjernestøv inn for landing

Stjernestøv er som ordet antyder - eventyrlig dyrebart. På søndag ankommer en dose på rundt ett milligram til jordkloden. Forhåpentligvis.

Publisert

Tidsskjema søndag 15. januar

Klokka 06:57: En kapsel med prøvemateriale blir separert fra Stardust.

KLokka 10:57: Kapselen treffer atmosfæren med en hastighet på 12,8 kilometer i sekundet - den raskeste returhastigheten noen sinne for en romsonde. Dette skjer 125 kilometer over bakken.

38 sekunder etter atmosfæretreff: Kapselen har tilbakelagt halvparten av den horisontale reisen mot landingssonen.

52 sekunder etter atmosfæretreff: Kapselen er 61 kilometer over jordoverflaten og på det aller varmeste - rundt 2 700 grader celsius.

62 sekunder etter atmosfæretreff: Kapselen bremses opp på det aller kraftigste og opplever 38 G (38 ganger jordens gravitasjonskrefter).

116 sekunder etter atmosfæretreff: Oppbremsingen er redusert til 3 G, en tidsbryter aktiveres, og 16 sekunder senere utløses den første fallskjermen.

Tre kilometer over bakken: Kapselen utløser hovedfallskjermen.

Klokka 11:12: Kapselen lander på bakken.

Kilde: NASA

Det er vanskelig å si om du ville sett stjerner og galakser av å sniffe lasten til NASAs romsonde Stardust, men sjeldnere og dyrere støv skal du lete lenge etter.

Hadde du vært vågal nok til å inhalere det, ville du også fått en flokk sinte forskere på nakken. De har nemlig helt andre planer om å ta særdeles godt vare på hvert eneste lille støvkorn.

Med kraftige mikroskoper kommer de til å studere dem nærmest molekyl for molekyl, i ekstremt rene omgivelser. Du nyser ikke i et rom med stjernestøv, for å si det sånn.

1,4 milliarder kroner

Å hente ett milligram fra det ytre rom har kostet nærmere 1,4 milliarder kroner. Ferden har tatt sju år, og støvet har ikke landet trygt enda.

 

Det er knyttet stor spenning til hvorvidt kapselens fallskjermer kommer til å slå seg ut slik de skal på veien gjennom atmosfæren.

Mekanismene er nemlig konstruert av samme selskap og med samme teknologi som sonden Genesis, som krasjet rett i bakken i september 2004.

Genesis skulle ha med seg partikler fra solen.

1 mg = overflod

Du lurer kanskje på hvorfor NASA bruker så mye ressurser på å hente støv fra verdensrommet.

- Per masseenhet er det kostbare greier. De regner med å ha fått med seg rundt én million partikler, men de er så små at totalvekten kommer på bare ett milligram, sier Erik Tandberg ved Norsk romsenter.

Materiale fra verdensrommet er absolutt mangelvare. For forskerne er derfor én million partikler den absolutte overflod.

Månestoff, meteoritter og stratosfærestøv

Fra før har vi noen steiner og litt sand fra Månen, noen meteoritter som har krasjlandet på jorda, og noen veldig få mørbankede støvkorn som er samlet inn fra høye lag i atmosfæren. Ellers ingen ting.

For enkelte forskere er det derfor umulig å sette en prislapp på disse rene støvkornene hentet langt ute i solsystemet. Det gjelder blant annet forskningsmiljøet som studerer dannelsen av solsystemet.

Eller de som funderer over hva mellom stjerner og planeter som skjedde så det lå til rette for liv på jorden. Det er nemlig en liten dose av selve urstoffet som skal lande på søndag.

Vi er laget av stjernestøv

Den vitenskapelige viktigheten av disse første faste prøvene av interstellart støv fra vår egen galakse kan derfor ikke overdrives, mener forskerne som venter i spenning på landingen.

Stjernestøv og gass var byggesteinene for vårt solsystem, for jorden, og alle levende ting, inkludert mennesker.

"Et korn kosmisk støv, hentet fra stratosfæren med U2-fly. Dette er 11 mikrometer i diameter."
"Et korn kosmisk støv, hentet fra stratosfæren med U2-fly. Dette er 11 mikrometer i diameter."

Vi er alle sammen laget av stjernestøv. Men vi vet ikke hvordan det typiske stjernestøvkornet ser ut. Ikke så mye som ett eneste rent interstellart støvkorn har noen sinne blitt studert i et laboratorium.

Omformes i møte med atmosfæren

Meteoritter er riktignok klumper fra verdensrommet som har overlevd en voldsom ferd gjennom jordens atmosfære. Den intense varmeutviklingen i møte med jordatmosfæren har imidlertid smeltet og endret dem så de ikke har sin opprinnelige form.

Det samme gjelder støvkornene som er samlet inn fra øvre deler av atmosfæren.

- Vi vet at jorden får tilført over 30 000 tonn meteorpartikler hvert år. De farer gjennom atmosfæren og brenner delvis opp. De blir til støv, og dette støvet siver langsomt ned, forklarer Tandberg.

U2-fly

Dette støvet svever rundt sammen med mer jordlike partikler som vulkansk aske, vindbåret ørkenstøv og pollen. Såkalte U2-fly som kan besøke de øverste lagene i atmosfæren er blitt satt til å samle inn stratosfærisk støv før det blir alt for sammenblandet med støv fra bakken.

NASAs ultrarene Cosmic Dust Laboratory tar i dag vare på over 2 000 slike partikler som man mener er kosmisk støv, de fleste med en diameter på rundt tidelen av et menneskehår. Disse støvkornene sendes verden rundt til forskere som vil undersøke dem.

- Men disse støvkornene gir ikke forskerne den samme muligheten til å utforske urstoffet i samme grad som når vi faktisk henter stoffet der ute, sier Tandberg.

Utkantstøv

- Det stratosfæriske støvet har blitt ekstremt oppvarmet og forandret i forhold til det opprinnelige materialet. Stardust har hentet det uberørte urstoffet.

I tillegg er stratosfærestøvet såkalt interplanetært støv, som kommer fra de indre delene av solsystemet.

Materialet som Stardust har samlet inn kalles interstellart støv og kommer fra områder langt ute i solsystemet.

Sonden har også fanget opp støv fra halen til kometen Wild 2. Det er noe annet enn stoff som svirrer rundt i det indre områdene rundt de steinete planetene.

Forskjellig sammensetning

- Den opprinnelige skyen av støv og gass som ble til solsystemet kom i rotasjon og ble klemt utover til en skive. Innholdet i den indre delen av skyen var sannsynligvis ganske annerledes enn i den ytre delen.

- I dag ser vi at de innerste steinplanetene; Merkur, Venus, Jorden og Mars, har mer av visse grunnstoffer enn de ytre gasskjempene.

- Materialet som ligger langt der ute har ikke vært med på dannelsen av noen planeter, og er nærmest som det var den gangen annet materiale ble til planeter. Ved å se på dette urstoffet håper vi å lære mer om stoffet som solsystemet ble dannet av.

Kometer og liv

"Kometen Wild 2 fotografert av Stardust."
"Kometen Wild 2 fotografert av Stardust."

Kometene har spilt en veldig viktig rolle i utviklingen av solsystemet. Mange mener også at de har spilt en viktig rolle for det første livet på jorden.

Hvordan kom grunnstoffene som er nødvendige for liv inn i solsystemet? Hvordan ble de omdannet av prosesser i solsystemet? Hvordan ble de fordelt mellom planetene, og hva slags molekylære former og mineralformer har de hatt gjennom sin historie?

For rundt 3.9 milliarder år siden ble de indre planetene bombardert med mange flere kometer og asteroider enn nå om dagen. Dette bombardementet stilnet plutselig av, og like etterpå oppstod det første livet på jorden.

Vann og karbonstoff

- Kollisjonene var hyppige, og overflaten på steinplanetene var glødende. Det var ikke mulig for livet å oppstå. Så avtok kollisjonene, overflaten størknet, det samlet seg vann, ble dannet atmosfære, og under disse forholdene kom livet veldig raskt, sier Tandberg.

Forskerne lurer på hvordan livet ble dannet så kjapt etter at bombardementet hadde roet seg ned. Noe av svaret kan ligge i det faktum at kometer er satt sammen av mye vann og karbonbaserte molekyler.

Kanskje var det kometene som leverte livets essensielle ingredienser.

Wild 2

Romsonden Stardust ble sendt opp i 1999, og har siden den gang gått tre runder rundt solen. Det viktigste målet var kometen Wild 2, en fem kilometer bred periodisk komet som i dag bruker litt over seks år på sin bane rundt solen.

Inntil 1974 lå kometens bane mellom Jupiter og et punkt utenfor Uranus, altså langt ute i solsystemet.

Det året kom kometen imidlertid ganske nær Jupiter, slik at banen ble endret og kometen havnet i det indre solsystemet.

Fordamper

Når en komet kommer nær nok solen, vil den bli varmet opp, og flyktige stoffer vil begynne å gå rett fra fast form til damp. Det er disse utbruddene som danner kometenes hale.

Dersom en komet gjør rundt 1 000 runder om solen innenfor Jupiter, må vi regne med at den har tapt det meste av de flyktige stoffene, slik at den ikke lenger har en hale. Mange kometer brytes opp til fragmenter lenge før den tid.

Da Stardust kom så nær som 240 kilometer fra Wild 2 (389 millioner kilometer fra jorden), for å samle inn støv i komethalen, hadde kometen kun rukket fem runder i sin nye bane rundt solen.

Forskerne tror at den ble dannet i området ute ved Pluto, hvor den svirret rundt så lenge solsystemet har eksistert.

Ren luft

"Slik ser det ut i NASAs Cosmic Dust Laboratory, som tar vare på stratosfærepartikler og skiller ut partikler som stammer fra verdensrommet."
"Slik ser det ut i NASAs Cosmic Dust Laboratory, som tar vare på stratosfærepartikler og skiller ut partikler som stammer fra verdensrommet."

Når komet- og stjernestøvet ankommer jordoverflaten vil det bli behandlet med den ytterste varsomhet. Laboratoriet som skal åpne kapselen og ta vare på partiklene ligger ved NASAs Johnson Space Center i Huston, Texas.

Det er et såkalt “class 100 cleanroom”. Det vil si at det ikke finnes mer enn 100 partikler større enn 0,5 mikrometer i én kubikkfot med luft. En typisk operasjonsstue på et sykehus har 10 000 partikler i det samme luftrommet.

Støvpartiklene er små, rundt hundredelen av bredden på et menneskehår, men hvert enkelt av dem kan være satt sammen av millioner av mindre korn. Derfor vil de bli skåret opp før de analyseres.

"Slik: En modell av kapselen fra Stardust ble prøvelandet i 1998."
"Slik: En modell av kapselen fra Stardust ble prøvelandet i 1998."

Etter at forskerne ved NASA har studert stjernestøvet i et halvt års tid, vil andre forskere i verden få tilgang til støvkornene.

Genesis

Det har blitt gjort tidligere forsøk på å hente materiale fra verdensrommet ned på jorden. NASAs Genesis hadde som nevnt solpartikler om bord.

Etter at sonden krasjet har forskerne prøvd å redde disse partiklene, og de mener de har klart å få det til. Det vil imidlertid alltid finnes en tvil om hvorvidt disse prøvene er forurenset eller ikke.

"Ikke slik: Genesis krasjlandet i 2004."
"Ikke slik: Genesis krasjlandet i 2004."

Forskerne bak Stardust ble svært engstelige da det gikk galt med Genesis.

Bryter opp ned

Problemet var noen såkalte gravitasjonsbrytere som skulle reagere på bremsebelastningene på veien gjennom atmosfæren, og utløse fallskjermene. Disse bryterne var montert opp ned, noe som førte til at fallskjermene ikke ble løst ut.

Kapselen fra Stardust er konstruert etter noen lunde det samme konseptet. Man har prøvd å finne ut hvilken vei bryterne er montert på Stardust, og ny gjennomgang av tidligere tester som ble sløyfet på Genesis tyder på at det faktisk er montert riktig.

En japansk romsonde ved navn Hayabusa har nettopp forsøkt å samle materiale fra en asteroide, men vi må vente til neste år for å se om den faktisk fikk med seg noe. Den skal lande i Australia i 2007.

Lenker:

Jet Propulsion Laboratory: Stardust
NASA - Johnsom Space Center: Astromaterials Curation
NASA: Astromaterials Research & Exploration Science
UC Berceley: Public to look for dust grains in Stardust detectors