Dansk instrument på vej mod asteroide: Skal løse gåden om magnetfelter

»Den gemmer sig hernede.«

Professor José M.G. Merayo har taget grønne plastikhandsker på og hiver et cylinderformet metalinstrument op af en kasse, som står på et laboratorium på Danmarks Tekniske Universitet (DTU) i Lyngby.

»Det her er en ekstra kopi af instrumentet, som vi skal sende på rejse ud til en asteroide,« fortæller han.

Det cylinderformede instrument bliver en af de vitale dele af NASA’s nye store mission PSYCHE, som har et budget på omkring 1,2 milliarder USD - knap 8,5 milliarder danske kroner.

Efter planen bliver missionen skudt af sted fra Jorden torsdag 12. oktober, og herefter skal rumfartøjet med det danske udstyr ombord ud på en seks år lang rejse mod sit mål: En asteroide kaldet ’16 Psyche´.

»Det er en 270 kilometer stor asteroide, som skiller sig ud, fordi den er meget tung. Derfor mener man, at den hovedsageligt må være lavet af jern – den er helt anderledes end alle andre asteroider,« fortæller professor John Leif Jørgensen, der ligesom José M.G. Merayo er involveret i PSYCHE-missionen.   

Hjertet af en svunden planet?

En teori lyder, at ’16 Psyche’ engang har været kernen af en tidlig planet, som for længst er forsvundet - en planet, der ligesom Jorden kan have haft en kerne af flydende metal.

»Man tænker, at det måske har været hjertet af en planet, som meget tidligt i solsystemets historie blev ødelagt ved en stor kollision med en anden planet,« forklarer John Leif Jørgensen, som er professor og afdelingsleder på DTU Space under Danmarks Tekniske Universitet.

»Alle de stumper, som flyver rundt derude, og som vi kalder asteroider, kan være rester af planeten, og Psyche kan have været kernen.«

Det cylinderformede, danske instrument, som er bygget med José M.G. Merayo i spidsen, er et såkaldt magnetometer, som skal lave målinger af metal-asteroidens magnetfelt.

Mysteriet om Jordens magnetfelt

Håbet er, at målingerne af magnetfeltet ikke alene kan gøre os klogere på den fjerne asteroide men måske også på vores egen hjemplanet.

»Jordens magnetfelt er et af de helt store tilbageværende mysterier i videnskaben. Vi forstår simpelthen ikke, hvordan magnetfeltet på Jorden - eller andre planeter for den sags skyld – er opstået,« siger John Leif Jørgensen.

Spørger man professor Klaus Mosegaard, som studerer Jordens indre struktur, er det faktisk slet ikke nogen tosset idé at rejse ud i rummet for at blive klogere på Jordens indre.

»Vi kan ikke bore os ned til Jordens kerne, og vi kommer formentlig heller aldrig nogensinde derned – det er teknisk set umuligt, og alle, som har forsøgt, er højst kommet omkring 12 kilometer ned,« forklarer Klaus Mosegaard, som er professor ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet og ikke er en del af PSYCHE-missionen.

»Derfor er vi nødt til at finde alternative måder at studere Jordens indre mere indirekte, og det er en super spændende og vigtig tilgang at kigge nærmere på asteroiden,« tilføjer han.

Dansk tradition for magnetometre

Klaus Mosegaard mener, at »vi er meget heldige at have danske forskere, som er så dygtige til at bygge instrumenter, at de er med på en stor NASA-mission.«

Traditionen med at bygge magnetometre – instrumenter, som kan måle magnetfelter – går ifølge professor John Leif Jørgensen helt tilbage til H.C. Ørsteds tid (1777-1851).

Den danske fysiker og kemiker er blandt andet berømt for at have opdaget elektromagnetismen – altså sammenhængen mellem elektricitet og magnetisme.

»Siden Ørsted opdagede elektromagnetismen, har vi i Danmark været helt fremme i skoene med at bygge instrumenter til at måle magnetfelter. Det er også derfor, vi blev kontaktet af NASA for at høre, om vi kunne bygge magnetometret til PSYCHE-missionen,« fortæller John Leif Jørgensen.

Han påpeger, at DTU Space også har erfaring med at bygge magnetometre til andre rummissioner – herunder den første danske satellit Ørsted, hvis primære formål var at måle Jordens magnetfelt, og arvtageren SWARM, hvor en hel sværm af satellitter lavede målinger af magnetfeltet.

»Overarbejde og mange søvnløse nætter«

På trods af erfaringen har opgaven med at bygge et fintfølende magnetometer til en fjern asteroide imidlertid ikke været ligetil, fortæller John Leif Jørgensen.

Derimod har konstruktionen krævet »overarbejde og mange søvnløse nætter«.

»Magnetometret skal sidde på et rumskib, og problemet er, at der kører en masse små elektriske strømme på rumskibet, som forstyrrer målingerne af asteroidens magnetfelt. Derfor ville vi gerne have haft en otte meter lang arm, som kunne få magnetometret væk fra rumskibet,« forklarer John Leif Jørgensen.

»Men vi kunne ikke få vores vilje af NASA, for der er kun begrænset plads på missionen, og derfor måtte vi nøjes med en arm på 1,4 meter.«

Bruger 'lusket trick'

Med kun 1,4 meters afstand til rumskibet bliver magnetometrets målinger forstyrret af rumskibet, og derfor har forskerne været nødt til at bruge et »lusket trick« for at få brugbare målinger af asteroidens magnetfelt.

»Den eneste måde, vi kan løse problemet på, er ved at sætte en sensor tæt på rumskibet, som kan måle det magnetiske signal fra selve rumskibet. Og det signal trækker vi fra magnetometrets målinger – så det er et matematisk, måleteknisk trick,« forklarer John Leif Jørgensen.

For at tricket kan lade sig gøre, kræver det ifølge John Leif Jørgensen »et hav af sensorer, som skal være endnu mere præcise end normalt.«

»Vi har simpelthen været nødt til at strække os til det yderste. Vi har bygget en masse sensorer og valgt de bedste, så i al ydmyghed er resultatet, at vi har fremstillet det bedste magnetometer, som nogensinde er blevet bygget,« siger John Leif Jørgensen.

»Men vi ville stadig hellere have haft en otte meter lang arm. Så selvom magnetometret i sig selv er spidsen af en jetjager, er løsningen kun den næstbedste.«

På spørgsmålet om, hvad magnetometret har kostet, lyder det, at prisen - ifølge aftale med NASA - er hemmelig, men professoren vil godt afsløre, at der er tale om et tocifret millionbeløb i danske kroner.

Hvor stammer asteroiden fra?

Asteroiden ’16 Psyche’, som det danske instrument skal kredse rundt om, blev oprindeligt opdaget i 1852. Den fik sit navn efter den græske gudinde for sjælen, Psyche, mens nummeret 16 refererer til, at det var den 16. asteroide, der blev opdaget.

Selvom NASA lægger vægt på teorien om, at ’16 Psyche’ kan have været kernen af en tidlig planet, er det ikke alle forskere, som er enige i den udlægning.

Visse studier argumenterer for, at asteroiden måske slet ikke er så kompakt og metal-tung, som tidligere antaget – og det kan tyde på en helt anden oprindelse for asteroiden.

Frem for at være en intakt planetkerne, kan det måske snarere være en samling af mindre sten og klippestykker, lyder det i et studie fra 2021.

Ved hjælp af det danske magnetometer vil striden om asteroidens oprindelse formentlig blive afgjort, mener John Leif Jørgensen.

»Vores målinger af magnetfeltet fungerer som en slags røntgenbriller, som gør os i stand til at se ind i kernen af strukturen. Teorien siger, at hvis det er hjertet af en gammel planet, vil den opføre sig meget anderledes, end hvis den er opbygget af stenstumper, som har samlet sig sidenhen,« siger John Leif Jørgensen.

Hvorfor er det vigtigt?

Men hvorfor er det overhovedet relevant at få viden om en fjern asteroides opbygning og magnetfelt – eller om Jordens magnetfelt for den sags skyld?

NASA påpeger, at vi uanset asteroidens oprindelse kan blive klogere på Solsystemets historie ved at studere ’16 Psyche’.

Og spørger man professor Klaus Mosegaard er der al mulig god grund til at blive klogere på magnetfelter.

»Ud over den rene nysgerrighed og trangen til at blive klogere sker der i de her år en udvikling, hvor Jordens magnetfelt aftager i styrke. Og vi ved, at hvis vi går tilbage i tiden, har Jordens magnetfelt flere gange været næsten helt slukket for så at vokse frem igen,« forklarer Klaus Mosegaard.

Det er endnu ikke fuldstændig forstået, hvad der får magnetfeltet til at aftage og vokse i styrke på denne måde, men det står klart, at magnetfeltet har en vigtig betydning for vores liv på Jorden.

Det beskytter os nemlig mod kosmisk stråling – stråling, som kommer fra verdensrummet, og som kan være ekstremt farligt for mennesker og andre levende organismer uden beskyttelse, forklarer Klaus Mosegaard.

Ingen grund til panik

Han mener dog ikke, vi behøver bekymre os unødigt meget over Jordens stadigt aftagende magnetfelt.

»Engang troede man, at når magnetfeltet forsvandt, ville der være fri adgang for kosmisk stråling ude fra rummet. Men i dag er man ret enige om, at der er en vis grad af beskyttelse stadigvæk,« siger Klaus Mosegaard og fortsætter:

»Så jeg synes ikke, man skal gå i panik over udsigten til et svagere magnetfelt – vi savner jo ikke ligefrem katastrofer i øjeblikket.«

Hvis du vil vide mere om PSYCHE-missionen, asteroiden og hvad vi ellers kan lære af at rejse ud til fjerne metalklumper, kan du læse mange flere detaljer i denne artikel af Videnskab.dk's erfarne rumskribenter, Henrik og Helle Stub.