Zondagmiddag rond 16.45 uur Nederlandse tijd levert Nasa-missie Osiris-Rex het grootste pakketje ongerept planetoïdegesteente af dat ooit in de diepe ruimte van het zonnestelsel is verzameld. ‘Dit materiaal kan onze plek in de geschiedenis van het zonnestelsel onthullen.’
Als een kosmische tegenhanger van bezorgdiensten als PostNL of DHL, zo mag je Nasa-sonde Osiris-Rex gerust beschouwen. Alleen vervoert de sonde geen webwinkelbestelling, maar een fikse hap steentjes en gruis. Dat materiaal is afkomstig van planetoïde Bennu, een ruimtesteen met een diameter van een halve kilometer die diep door het duister van het zonnestelsel buitelt.
Zondagmiddag rond kwart voor 5 Nederlandse tijd moet het gruispakketje op aarde landen. Het is dan zo’n zeven jaar nadat de sonde van onze planeet vertrok en vijf jaar nadat Osiris-Rex bij Bennu arriveerde. Vier vragen over deze bijzondere monsteronderneming.
Over de auteur
George van Hal schrijft voor de Volkskrant over sterrenkunde, natuurkunde en ruimtevaart. Hij publiceerde boeken over alles van het heelal tot de kleinste bouwstenen van de werkelijkheid.
Planetoïden zoals Bennu zijn de restanten van het proces van planeetvorming zoals dat tijdens het begin van ons zonnestelsel plaatsvond. Het zijn, anders gezegd, de overgebleven klonten uit de beslagkom waarin ruim 4,5 miljard jaar geleden de aarde en andere planeten werden gekneed. In het binnenste van Bennu schuilen ook nu nog de relatief ongerepte overblijfselen van dat beslag. Door zulk materiaal naar aarde te vervoeren en hier te bestuderen, kunnen wetenschappers meer te weten komen over het ontstaan van onze planeet.
Osiris-Rex is niet de eerste ruimtemissie die zulk materiaal naar aarde vervoert. In 2010 had de Japanse ruimtesonde Hayabusa de primeur met een minibeetje gruis, minder dan een milligram, dat was verzameld op planetoïde 25143 Itokawa. In 2020 volgde Hayabusa 2 met 5,4 gram materiaal van planetoïde Ryugu. Bovendien verzamelde Nasa’s Stardust-missie in 2006 al eens minder dan een milligram stofdeeltjes van een komeet en de Amerikaanse Genesis-missie (2004) minder dan een milligram deeltjes afkomstig uit de buurt van onze moederster, de zon.
Osiris-Rex zal die missies met zijn lading echter ruim overtreffen: de sonde levert naar verwachting zo’n 250 gram materiaal af. Alleen de Amerikaanse Apollo-maanmissies en recenter de Chinese maanmissie Chang’e 5 brachten tot nog toe grotere hoeveelheden buitenaards materiaal richting onze planeet.
Overigens valt er van nature al wel het nodige gesteente uit de ruimte op aarde in de vorm van meteorieten, en ook daarvan is het grootste gedeelte oorspronkelijk afkomstig van planetoïden. Maar het gruis van missies als Osiris-Rex is wetenschappelijk gezien veel interessanter, zegt astrobioloog en planeetwetenschapper Inge Loes ten Kate van de Universiteit Utrecht. ‘Meteorieten hebben een lange reis gemaakt, en bij de meeste weet je daardoor niet precies waar ze vandaan kwamen’, zegt ze. Bovendien zijn meteorieten geologisch aangetast door het lange verblijf op aarde, door botsingen in de ruimte, door de reis door de atmosfeer en de inslag op onze planeet. Dat alles vertroebelt de informatie die je eruit kunt halen.
In de samenstelling van nog ongerepte monsters zoals die van Osiris-Rex kunnen wetenschappers zoals Ten Kate daarom nauwkeuriger aanwijzingen vinden voor verschillende open vragen over de geschiedenis van het zonnestelsel. Zoals de vraag waar Bennu-achtige planetoïden ooit zijn ontstaan. ‘We denken nu dat het relatief ver van de zon gebeurde. In dat scenario was er destijds waarschijnlijk water- en ammonia-ijs aanwezig, dat via allerlei reacties een andere handtekening van chemicaliën in het materiaal achterlaat dan wanneer de planetoïde dichter bij de zon is ontstaan.’
Dat Bennu uit de vele planetoïden in het zonnestelsel werd gekozen als doelwit, komt doordat het een koolstofrijke planetoïde is, zegt Ten Kate. Dat wil zeggen: er zitten vermoedelijk complexe koolstofverbindingen in, ‘organische stoffen, zoals dat ook wel heet, bouwmaterialen waarvan hier op aarde het leven gebruikmaakt’.
Hoe zulke bouwstenen van het leven ooit op aarde zijn beland, is eveneens een open vraag, eentje waarmee Ten Kate zich in haar onderzoek ook bezighoudt. ‘Zijn ze ter plekke gemaakt of meegevoerd toen planetoïden insloegen op onze nog jonge planeet? Die vraag raakt aan de ontstaansgeschiedenis van de mensheid en al het andere leven op deze planeet.’
Hayabusa 2 heeft op Ryugu bijvoorbeeld aminozuren gevonden, zegt Ten Kate, de bouwstenen van eiwitten. ‘Inclusief een aminozuur dat we nog helemaal niet kenden. Ik ben dus benieuwd wat voor aminozuren, suikers, onderdelen van dna en overige organische materialen we in de monsters van Bennu zullen ontdekken. Al die dingen zijn componenten van de biologie hier op aarde. En wat ik me dan meteen afvraag: ging het maken van die componenten makkelijker op aarde, of had je er misschien juist de omgeving van een planetoïde voor nodig?’
Vooral door de uitgestrekte leegte van het zonnestelsel gevlogen. Na het vertrek van de sonde in september 2016 deed hij er vier jaar over om zijn bestemming te bereiken en zich klaar te maken om materiaal te verzamelen. Vanaf 2020 volgde een korte periode van flinke activiteit. Tijdens wat Nasa omschreef als een ‘touch and go’-manoeuvre, raakte wat je nog het best kunt beschrijven als de slurf van een soort kosmische stofzuiger het oppervlak van de planetoïde, en verzamelde de sonde de korrels die hij zondag op aarde zal afleveren.
Die manoeuvre was een technologisch huzarenstukje. Omdat Bennu zich op dat moment op zo’n 321 miljoen kilometer afstand van de aarde bevond, deden signalen er zelfs met de lichtsnelheid een grove twintig minuten over om de tussenliggende ruimte te doorkruisen. De missieleiding van Nasa kon dus niet bijsturen. Het verzamelen van het materiaal moest volautomatisch gebeuren.
Het opzuigen van de korrels lukte, maar een week later zou Osiris-Rex een deel ervan verliezen. De stofzuigerkop was met zo’n klap op de planetoïde geklapt en daarbij zo diep de gruizige buitenlaag ingezakt dat er stenen vast kwamen te zitten rond de rand van het deksel, dat daardoor niet goed sloot. Nadat het team op afstand de deksel dicht had weten te krijgen, bleef uiteindelijk zo’n 250 gram over, nog altijd ruim meer dan de minimumdoelstelling van 60 gram.
Voordat de sonde terug naar aarde vloog, verschenen al de eerste resultaten van de ontmoeting van Bennu en Osiris-Rex. Zo meldden wetenschappers een krap weekje later op basis van metingen met instrumenten in de sonde zelf al dat op de planetoïde, zoals gehoopt, inderdaad klei aanwezig was, met verbindingen van waterstof en zuurstof. Die vondst impliceert dat in Bennu vroeger vloeibaar water zat, iets wat kan helpen bij de vraag hoe onze oceanen en rivieren ooit op aarde zijn terechtgekomen.
Later volgden nog uitgebreidere analysen van de eerste gegevens. Die bevestigden de eerdere vondst én de hoop dat in het meegevoerde materiaal complexe koolstofmoleculen aanwezig waren, een andere voorwaarde voor de ontwikkeling van leven.
De missie Osiris-Rex was daarnaast een geval van ‘twee vliegen in één klap’, zegt Ten Kate. ‘De terugkeer van dit materiaal was maar een van de doelstellingen’, zegt ze. ‘Men wilde ter plekke ook nog ander soort onderzoek doen.’
Er bestaat namelijk een zeer kleine kans dat Bennu in de verre toekomst op aarde zal inslaan. Dat gebeurt sowieso pas na 2135, wanneer de planetoïde zeer dicht langs de aarde raast. De zwaartekracht van de aarde past Bennu’s baan daarbij aan, waarna het hemellichaam bij de eerstvolgende passages – tussen 2135 en 2300 – zou kunnen inslaan. Dat zou een catastrofale botsing zijn, waarbij de ruimtesteen zonder pardon een gebied ter grootte van de complete Benelux van de kaart zou kunnen vegen.
Bennu draait in 1,3 jaar om de zon en nadert elke zes jaar de aarde. Met Osiris-Rex kon Nasa de baan van Bennu beter inschatten en bepalen dat de kans op zo’n catastrofale botsing grofweg 1 op de 1.750 is, zo meldde de organisatie in 2021. In september 2182 is die kans het grootst, hoewel ook dan nog altijd zeer klein.
Wanneer Osiris-Rex op zondag op zo’n 102 duizend kilometer afstand van de aarde is, grofweg eenderde van de afstand tussen aarde en maan, zal de missieleiding een bericht naar de sonde sturen. Op basis van dat commando schiet dan uit de sonde een capsule die richting de aarde buitelt.
Na een tocht van zo’n vier uur zal die capsule om 16.42 uur Nederlandse tijd met 44,5 duizend kilometer per uur de aardatmosfeer invliegen. De temperatuur loopt door wrijving met de lucht vervolgens op tot zo’n 2.700 graden Celsius, zodat de capsule gehuld in een bal van vuur naar beneden zal razen. Net als bij bemande ruimtevaart heeft de capsule daarom een hitteschild om zich heen, zodat het materiaal in het binnenste niet te veel verwarmt. Het laatste stukje legt de sonde dan af bungelend aan parachutes. Daardoor raakt hij de woestijngrond in de Amerikaanse staat Utah uiteindelijk slechts met 18 kilometer per uur.
Wanneer de capsule nog hoog boven de grond is, zo’n 20 minuten voor landing, trekt een bergingsteam met vier helikopters de woestijn in. Het team moet de capsule zo snel mogelijk vinden en bergen, zodat de kans op besmetting met aards materiaal zo klein mogelijk blijft.
‘Het monster gaat dan naar een onderzoeksfaciliteit in het Johnson Space Center in Houston en daar wordt het uit elkaar gepulkt’, zegt Ten Kate. De onderzoekers zullen daarbij beschermende kleding dragen, zodat ze het ongerepte monster niet vervuilen met aardse stoffen. En, dat ook: zodat het gruis in het monster hen niet kan besmetten met buitenaards materiaal. ‘Daar wordt altijd wat lacherig over gedaan, maar onder de streep weet je gewoon niet honderd procent zeker wat je mee terug hebt genomen.’ Het kost bovendien weinig moeite om het zekere voor het onzekere te nemen. ‘Dat gebeurde destijds ook toen de Apollo-astronauten terugkwamen van de maan, die moesten ook eerst in quarantaine.’
Zodra het materiaal uit de koker is gehaald, wordt ongeveer een kwart ervan verdeeld over verschillende onderzoekslaboratoria. ‘Daar gaan ze kijken naar de samenstelling, welke mineralen erin zitten, welke koolstofverbindingen. Met welke vloeistoffen het materiaal in aanraking is geweest, of er water in zit, of het reacties ondergaan heeft gedurende de miljarden jaren dat het in de ruimte heeft gezeten. En natuurlijk: welke organische materialen erin aanwezig zijn’, zegt Ten Kate. De rest van het materiaal gaat de opslag in, zodat ook toekomstige generaties onderzoekers – met nieuwe vragen en nog nauwkeuriger meettechnieken – er gebruik van kunnen maken.
Nee. Nadat Osiris-Rex z’n pakketje heeft afgeleverd, vliegt de sonde zelf verder, vanaf dat moment onder de naam Osiris-Apophis Explorer, kortweg Osiris-Apex. De sonde zet dan namelijk koers richting een volgende planetoïde, Apophis, een beruchte ruimtesteen met een diameter van zo’n 370 meter.
Rond 2029 zal Apophis de aarde tot op zo’n 32 duizend kilometer naderen, slechts eentiende van de afstand tussen de aarde en de maan, dichterbij zelfs dan de verste door mensen gemaakte satellieten. Na de ontdekking werd daardoor een tijdlang gevreesd dat Apophis in 2029 of in 2036, wanneer de steen nogmaals de aarde passeert, zou kunnen inslaan. Nauwkeuriger baanberekeningen hebben echter laten zien dat de kans daarop vrijwel nihil is. De passage van de ruimtesteen zo dicht bij de aarde biedt echter wel een unieke kans op een vervolgbestemming voor Osiris-Rex.
Vlak nadat Apophis in 2029 is gepasseerd, zal de sonde zichzelf daarom in een baan rond de steen brengen. Daar zal Osiris-Apex gedurende 18 maanden de samenstelling van de ruimtesteen in kaart brengen, onder andere door met zijn motoren stukken van het oppervlak af te blazen en de daardoor blootgelegde delen te analyseren met de meetapparatuur aan boord.
Om u deze content te kunnen laten zien, hebben wij uw toestemming nodig om cookies te plaatsen. Open uw cookie-instellingen om te kiezen welke cookies u wilt accepteren. Voor een optimale gebruikservaring van onze site selecteert u "Accepteer alles". U kunt ook alleen de sociale content aanzetten: vink hiervoor "Cookies accepteren van sociale media" aan.
U bent niet ingelogd
Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2023 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden