Asteroïdemonsters die door NASA naar de aarde zijn teruggestuurd, kunnen aanwijzingen bevatten over de oorsprong van het zonnestelsel

Richard Binzel beschrijft hoe het asteroïdevuil en stof dat door OSIRIS-Rex, met hulp van MIT, werd aangevoerd, aanwijzingen onthulde over de oorsprong van het zonnestelsel. Op de ochtend van 24 september viel een ruimtecapsule ter grootte van een minikoelkast uit de lucht boven westelijk Utah, met daarin een ongekend pakket: ongeveer 250 gram aarde en stof verzameld van het oppervlak van de asteroïde. Terwijl de met snoep gestreepte parachute werd ingezet om de vrije val te vertragen, stortte de capsule iets eerder dan gepland in het zand.

De monsterretourcapsule van NASA's OSIRIS-REx-missie landt op zondag 24 september 2023 in de woestijn op de Utah Test and Training Range van het Amerikaanse ministerie van Defensie. Het monster werd in oktober 2020 verzameld bij de asteroïde Bennu door NASA's OSIRIS-REx-ruimtevaartuig. Afbeelding tegoed: NASA/KeeganBarber

Dit is NASA's eerste missie naar een asteroïde en monsters van asteroïden terug te brengen naar de aarde. De missie, gelanceerd in 2016, richt zich op Bennu, een 'near-earth'-asteroïde die vermoedelijk in de eerste 10 miljoen jaar van het zonnestelsel is ontstaan. De asteroïde bestaat voornamelijk uit koolstof en mineralen en heeft sinds zijn vorming geen grote veranderingen ondergaan. Daarom kunnen monsters die van het oppervlak zijn verzameld waardevolle aanwijzingen opleveren over de soorten mineralen en materialen die oorspronkelijk het vroege zonnestelsel vormden.

OSIRIS-REx deed er meer dan twee jaar over om Bennu te bereiken, en bracht vervolgens nog eens twee jaar door in een baan om het oppervlak en meette het oppervlak, op zoek naar locaties waar monsters konden worden verzameld. Onder de reeks instrumenten die door het ruimtevaartuig worden gedragen, bevindt zich een experiment ontworpen door MIT-studenten - REXIS (Regolith X-ray Imaging Spectrometer). Het instrument ter grootte van een schoenendoos is het werk van meer dan 100 MIT-studenten, die het hebben ontworpen om röntgenstralen te gebruiken om oppervlaktemateriaal van asteroïden in kaart te brengen om te helpen bepalen waar ruimtevaartuigen monsters moeten nemen. REXIS is een gezamenlijk project van MIT's Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences (EAPS), MIT's Department of Aeronautics and Astronautics (AeroAstro), Harvard College Observatory, MIT's Kavli Institute for Astrophysics and Space Studies, en MIT Lincoln Laboratory.

Op 24 september liet OSIRIS-REx de capsule los in de atmosfeer van de aarde, en het ruimtevaartuig zelf begon een nieuwe koers naar de asteroïde Apophis. De capsule is vervoerd naar het Johnson Space Center in Houston, waar het stof van Bennu zal worden getest en verspreid onder onderzoekers over de hele wereld voor verder onderzoek. De succesvolle terugkeer van het monster is een enorme mijlpaal voor missieleden, waaronder Richard Binzel van MIT, een vooraanstaand expert op het gebied van asteroïdeonderzoek en een vaste professor bij EAPS en AeroAstro.

Als mede-onderzoeker van OSIRIS-REX hielp Binzel bij het leiden van de ontwikkeling van REXIS en de integratie ervan met het ruimtevaartuig. MIT News sprak met Binzel over zijn eerste reactie nadat de capsule was geland en hersteld, en wat hij hoopt dat we kunnen leren van asteroïdestof.

Vraag: Ten eerste: wat een landing! Hoe voelt het voor u, als iemand die asteroïden van een afstand diepgaand heeft bestudeerd, om te zien hoe een monster van deze asteroïde naar de aarde wordt teruggestuurd?

A: Ik hield mijn adem in, net als iedereen! Het openen van de parachute zorgt voor een diepe ademhaling en de zachte landing is een vreugdevolle ontlading voor het hele team. Je werkt zo lang met deze mensen, je wordt als een familie, dus je voelt alles samen. Het is alsof je ziet hoe je kind de evenwichtsbalk voltooit en vervolgens stevig op de grond landt. Hoewel ik niet op de landingsplaats was, waren velen van ons 'samen' online en keken naar de tijdlijn en alle gebeurtenissen. Wat een reis is het geweest in de afgelopen twintig jaar, vanaf het moment dat we met onze telescopen ontdekten dat Bennu een wetenschappelijk rijk en toegankelijk bemonsteringsdoel was, tot aan het steeds veranderende missieontwerp. De betrokkenheid van MIT-studenten bij het REXIS-instrument begon in 2010. Het duurde zes jaar om het lanceerplatform te bereiken, en nu zien we eindelijk dat de missie is voltooid en het monster naar de aarde wordt teruggestuurd.

Vraag: Instrumenten op OSIRIS-REX hebben metingen verricht aan asteroïden in een baan om de aarde. Wat onthullen deze ruimtemetingen over asteroïden? Wat hoop je dat wetenschappers nog meer zullen ontdekken nu de monsters naar de aarde zijn teruggestuurd?

Antwoord: Hoe technologisch geavanceerd de instrumenten van het ruimtevaartuig ook zijn, ze kunnen niet tippen aan de capaciteiten van laboratoria op aarde. Onze instrumenten aan boord van OSIRIS-REX vertellen ons dat Bennu rijk is aan koolstof en waarschijnlijk enkele van de vroegste chemische gegevens bevat van de ingrediënten waaruit de aarde en zelfs het leven zelf bestaan. Maar hoe weten we dat wat de metingen van de instrumenten van het ruimtevaartuig terwijl ze boven het oppervlak vliegen, onthullen, volledig accuraat is en hoe interpreteren we de gegevens? We kunnen de ‘grondwaarheid’ alleen garanderen door daadwerkelijke monsters naar aardse laboratoria te brengen. Laboratoriumanalyse van deze monsters, die onze voorlopige bevindingen bevestigt, zal ons vermogen valideren om asteroïdegegevens van telescopen en in een baan om de aarde draaiende ruimtevaartuigen te interpreteren. Laboratoriumanalyse zal ons vervolgens leiden tot een dieper begrip van de chemie, omstandigheden en processen van hoe ons eigen planetenstelsel is gevormd.

Vraag: Laten we alle studenten groeten die hebben geholpen de instrumenten naar de missie te brengen. Wat heeft dit asteroïdemonster – en het verdere traject van het ruimtevaartuig – in de toekomst te maken met het werk van MIT?

A: Het herinnert ons eraan dat ons werk bij MIT grenzeloos is. MIT's REXIS-instrument vertegenwoordigt MIT's motto "mensetmanus" ("geest en handen") en reikt honderden miljoenen kilometers de ruimte in, met behulp van echte hardware die is ontworpen en gebouwd door studenten, om verder te vliegen dan enig ander MIT-studentenproject ooit. Het is een eer om zoveel studenten erbij te hebben, die het harde werk, het teamwerk en de toewijding leren en ervaren die nodig zijn om te slagen in de verkenning van de ruimte.