Een enkele korrel stof hangt in de vacuümkamer van Abba. Afbeelding tegoed: NASA Klik om te vergroten
Elke ochtend komt Mian Abbas zijn laboratorium binnen en gaat zitten om te onderzoeken - één stofje stof. Zen-achtig bestudeert hij hetzelfde stipje dat gedurende 10 tot 12 dagen in een vacuümkamer van basketbalformaat hangt.
Het microscopische object van zijn verrukte aandacht is niet zomaar een oud stofdeeltje. Het is moondust. Een voor een meet Abbas de eigenschappen van individuele stofkorrels die in 1972 door Apollo 17-astronauten zijn teruggestuurd, en van het Russische Luna-24 monster-terugvoer-ruimtevaartuig dat in 1976 op de maan is geland.
"Experimenten met enkelvoudige granen helpen ons enkele van de vreemde en complexe eigenschappen van maanstof te begrijpen", zegt Abbas. Deze kennis is belangrijk. Volgens NASA's Vision for Space Exploration zullen astronauten in 2018 weer op de maan zijn - en ze zullen met veel stof moeten omgaan.
De tientallen Apollo-astronauten die tussen 1969 en 1972 op de maan liepen, waren allemaal verrast door hoe "plakkerig" maanstof was. Er kwam stof op alles, vervuilende gereedschappen en ruimtepakken. Apparatuur zwart gemaakt door stof geabsorbeerd zonlicht en oververhit. Het was een echt probleem.
Veel onderzoekers zijn van mening dat moondust een ernstige vorm van vastkleven heeft: het is elektrisch geladen. Overdag klopt intens ultraviolet (UV) licht van de zon elektronen uit het poederige gruis. Stofkorrels op het daglicht van de maan worden zo positief geladen.
Uiteindelijk worden de afstotende ladingen zo sterk dat korrels 'als kanonskogels' van het oppervlak worden gelanceerd ', zegt Abbas, die kilometers boven de maan vonkend tot ze door de zwaartekracht weer op de grond vallen. De maan heeft mogelijk een virtuele atmosfeer van dit rondvliegende stof en blijft van boven en onder aan astronauten plakken.
Of zo luidt de theorie.
Maar worden maankorrels echt positief geladen wanneer ze worden verlicht door ultraviolet licht? Zo ja, welke granen worden het meest aangetast: grote of kleine granen? En wat doet moondust als het is opgeladen?
Dit zijn vragen die Abbas onderzoekt in zijn 'Dusty Plasma Laboratory' in het National Space Science and Technology Center in Huntsville, Alabama. Samen met collega's Paul Craven en promovendus Dragana Tankosic injecteert Abbas een enkele korrel maanstof in een kamer en 'vangt' het op met behulp van elektrische krachtvelden. (De injector geeft het graan een lichte lading, waardoor het door elektrische velden kan worden gehanteerd.) Met het graan letterlijk in de lucht opgehangen, 'pompen ze de kamer tot 10-5 torr om het maanvacuüm te simuleren'.
Vervolgens komt het betoverende deel: Abbas schijnt een UV-laser op de korrel. Zoals verwacht wordt het stof "opgeladen" en begint het te bewegen. Door de elektrische velden van de kamer nauwkeurig aan te passen, kan Abbas het graan gecentreerd houden; hij kan de veranderende lading meten en de fascinerende kenmerken ervan verkennen.
Net als de Apollo-astronauten heeft Abbas al enkele verrassingen ontdekt - ook al is zijn experiment nog niet half af.
'We hebben twee dingen gevonden', zegt Abbas. “Ten eerste laadt ultraviolet licht 10 keer meer stof op dan de theorie voorspelt. Ten tweede laden grotere korrels (1 tot 2 micrometer breed) meer op dan kleinere korrels (0,5 micrometer), precies het tegenovergestelde van wat de theorie voorspelt. ”
Er valt duidelijk veel te leren. Wat gebeurt er bijvoorbeeld 's nachts, wanneer de zon ondergaat en het UV-licht verdwijnt?
Dat is de tweede helft van Abbas 'experiment, dat hij begin 2006 hoopt uit te voeren. In plaats van een UV-laser op een individueel maankorrel te laten schijnen, is hij van plan stof te bombarderen met een elektronenstraal uit een elektronenkanon. Waarom elektronen? Theorie voorspelt dat maanstof 's nachts een negatieve lading kan krijgen, omdat het wordt gebombardeerd door vrije elektronen in de zonnewind - dat wil zeggen deeltjes die van de zon stromen die achter de maan ronddraaien en de nachtdonkere grond raken.
Toen Apollo-astronauten 30 jaar geleden de maan bezochten, landden ze bij daglicht en vertrokken ze voor zonsondergang. Ze bleven nooit slapen, dus wat er met het stof in het donker gebeurde, deed er niet toe. Dit zal veranderen: de volgende generatie ontdekkingsreizigers zal veel langer blijven dan Apollo-astronauten en uiteindelijk een permanente buitenpost opzetten. Ze moeten weten, hoe gedraagt maandelijks zich zich de klok rond?
Blijf op de hoogte voor antwoorden van het Dusty Plasma Lab.
Oorspronkelijke bron: NASA News Release
