När Apollo-astronauterna landade på månen mellan 1969 och 1972 tog de med sig 381 kilo månmaterial hem. Det handlade om bergarter och damm från en värld som legat nästan orörd i miljarder år. Materialet används fortfarande i forskningen.
Renaud Merle, forskare vid Uppsala universitet, är specialiserad på bergarters kemi och är en av dem som undersöker de kemiska egenskaperna hos månstenar. Nästan varje vecka besöker han Naturhistoriska riksmuseet i Stockholm, där proverna förvaras inlåsta i kassaskåp. De äldsta han själv har analyserat är 3,9 miljarder år gamla.
– Tack vare Apollo-proverna har vi fått mycket bättre förståelse för månens sammansättning och hur månen bildades. Vi vet nu att månen innehåller mer järn och titan än jorden, att månen saknar plattektonik och rörlig mantel som jorden och att de äldsta bergarterna är omkring 4,4 miljarder gamla, säger Renaud Merle.
Han förklarar att månens yta består av tre huvudtyper av material. Skorpan domineras av anortosit, en bergart rik på aluminium och kalcium. I de mörka lavafälten, de stora mörka fläckar som syns tydligt under fullmåne, finns basalt som innehåller mer järn och titan än många bergarter på jorden. Och så finns regolit, det damm och krossade material som bildas när meteoriter slår ner.
– Vi vet vad som finns på månen, men inte hur mycket av varje. Eftersom månen saknar plattektonik, atmosfär och hav finns det spår bevarade där som sedan länge försvunnit på jorden. Det finns otroligt mycket kvar att upptäcka, säger han.
Tack vare proverna har forskarna även en teori om att månen bildades genom en kollision mellan jorden och en planet i storlek med Mars. Men den behöver bekräftas när människor återvänder till månen.
De svar som kommande färder väntas ge handlar dock inte bara om månen. På jorden har erosion, vulkanism och plattektonik suddat ut spåren från solsystemets barndom, medan de finns kvar på månen. Därför väntas nya rön om månen även ge kunskap om hur jorden och andra steniga planeter som Mars och Venus bildades.
Apollo-proverna får inte användas av vem som helst. Renaud Merle måste skicka in en formell ansökan och en expertkommitté hos NASA bedömer om forskningen motiverar att material används och i vissa fall förstörs, genom att lösas upp i starka syror i ett renrum där luften är så kontrollerad att jordens eget damm inte ska kunna förorena proverna.
– Om ansökan är svag säger de nej. Om provet är för sällsynt säger de också nej, säger han.
Ett ton sten från månen
Totalt finns ungefär 1500 kilo månmaterial samlat på jorden. Apollo stod för en stor del av det månmaterial som hämtats av människan, drygt 381 kilo, medan knappt 4 kilo kommer från de kinesiska Chang’e-uppdragen. Resten är månmeteoriter, stenar från månen som landat på jorden efter att ha slungats ut av meteoritnedslag. På Naturhistoriska riksmuseet i Stockholm rör det sig om några hundra gram. Ibland är proverna inte större än halva en centimeter och några millimeter tjocka.
Från Italien till Australien till Stockholm
Att månen både är nära och okänd har alltid fascinerat Renaud Merle. Han är uppvuxen i sydvästra Frankrike och utbildade sig till geokemist. Vägen till månproverna gick via hans partner, som började arbeta med Apollo-material och fick en postdoktor i Australien.
– Jag jobbade i Italien, så jag följde med henne till Australien och började arbeta med Apollo-proverna tillsammans med henne. Det var för ungefär 18 år sedan.
I Australien knöt han kontakt med en kollega på Naturhistoriska riksmuseet i Stockholm, som hade ett instrument för att analysera mycket små mängder material. Under åren reste han regelbundet från Perth till Stockholm för att använda det. År 2018 fick han erbjudande om en tjänst hos kollegan i Stockholm.
– Det var egentligen först då jag på heltid började arbeta med månstenar, säger han.
I dag forskar Renaud Merle på Uppsala universitet med stöd från Vetenskapsrådet och i samarbete med Naturhistoriska riksmuseet i Stockholm.
Månens baksida rymmer hemligheter
Hittills har prover samlats in från bara ett fåtal platser på månens yta. Apollo landade uteslutande på närsidan. Kina har bidragit med prover från ett fåtal platser, både på närsidan och, genom Chang'e 6, från baksidan. En av de frågor som driver Renaud Merle framåt handlar därför om månens baksida, som vi aldrig ser från jorden. Den har en helt annan geologi, med tjockare skorpa och färre av de mörka lavafälten.
– Vi hoppas att prover från baksidan i framtiden kan ge oss svar på vad som finns där i form av resurser, säger Renaud Merle.
Nästa stora genombrott
Forskningen handlar inte bara om historia. Artemis-programmet, som NASA driver tillsammans med internationella partners, planerar att landa astronauter på månen 2028. En central del handlar om att använda månens egna resurser på plats. Det är här Renaud Merles forskning om månstenarnas kemi blir direkt relevant.
– Tanken är att använda det vi hittar på månen i stället för att transportera allt från jorden. Man kan bygga infrastruktur och rymdfarkoster av månens eget material. Att frakta resurser tillbaka till jorden ligger däremot mycket längre fram i tiden. Det kräver en avancerad rymdteknik som vi ännu inte har, säger han.
Månen ses alltmer som en språngbräda mot Mars och längre ut i solsystemet. Att skjuta upp en raket från månen kräver mycket mindre energi än från jorden, eftersom månens gravitation är svagare och den saknar atmosfär. Men det handlar inte bara om uppsändningen.
– På månen kan vi bygga i vakuum, utan föroreningar och med låg gravitation. Det är en enorm fördel för konstruktionsmaterial. Vi kan bygga rymdfarkoster av titan och järn som vi utvinner på plats, och producera syre som kan användas både för livsuppehållande funktioner och som raketbränsle. Med lokalt producerat bränsle kan en raket ha en betydligt större nyttolast, säger han.
Regolit är också ett lovande byggmaterial, som det pågår forskning om. Det har goda isolerings- och strålskyddsegenskaper och kan utan större bearbetning blandas med ett bindemedel, ungefär som cement på jorden.
– Vi kan vänta oss snabba framsteg under de kommande decennierna. Begränsningen är hur snabbt vi kan utveckla tekniken och hur mycket pengar som satsas. Men när viljan finns brukar pengarna följa, säger han.
I sin undervisning på Uppsala universitet brukar Renaud Merle sätta det hela i ett historiskt perspektiv.
– I början av 1900-talet var Sydpolen den sista stora fronten. Vetenskapliga sällskap lade enorma resurser på att nå dit. Jag tror att rymden och månen är vår tids motsvarighet. Det är dit utforskarna dras nu, säger han.
Att ha en bas på månen skulle vara något helt nytt för mänskligheten. Inte bara ett vetenskapligt genombrott, utan ett steg mot att förstå var vi befinner oss i solsystemet.
– För första gången på över 50 år åker människor runt månen. Att sedan se någon faktiskt landa, det skulle vara stort, säger Renaud Merle.
