Het Artemis-programma van NASA moet tegen het einde van dit decennium astronauten naar de maan terugbrengen en een permanent laboratorium in een baan om de aarde oprichten.

Ondertussen zetten particuliere bedrijven belangrijke stappen om betalende klanten verder de ruimte in te brengen. Terwijl de voetafdruk van de mensheid zich verder uitbreidt dan de bekende terreinen van de aarde naar de maan en mogelijk daarbuiten, ontstaat er een intrigerend nieuw veld op de laatste grens:astroforensisch onderzoek.

Deze discipline, die nog in de kinderschoenen staat, wordt voortgestuwd door de onvermijdelijkheid van de menselijke natuur. De ruimte biedt een unieke en barre omgeving voor forensisch onderzoek. Omgevingen die veranderende zwaartekracht, kosmische straling, extreme temperaturen en de behoefte aan zuurstofleverende klimaatsystemen met zich meebrengen, bieden een paar voorbeelden van de onaardse variabelen waarmee toekomstige ontdekkingsreizigers te maken krijgen.

In tegenstelling tot de aarde, waar de zwaartekracht, een constante kracht, vele aspecten van onze realiteit vormgeeft, introduceert de aanzienlijke vermindering van de zwaartekracht in de ruimte nieuwe uitdagingen bij het begrijpen hoe bewijsmateriaal zich gedraagt. Deze verschuiving is cruciaal voor forensische wetenschappen zoals de analyse van bloedvlekkenpatronen, die sterk afhankelijk zijn van zwaartekrachteffecten om de omstandigheden te bepalen waaronder bloedvlekken worden gevormd.

De gedachte aan zwaartekracht in de ruimte roept onmiddellijk beelden op van astronauten die angstaanjagend in de leegte van de ruimte hangen of van zwevende gymnastiek in het Internationale Ruimtestation (ISS).

Echte nulzwaartekracht bestaat echter ver weg van hemellichamen. Als je dicht bij een lichaam zoals een maan of een planeet bent, zal er sprake zijn van zwaartekracht, ook als je in een baan rond een planeet als de aarde draait.

Daarom hebben de meeste omgevingen in de ruimte een lage of microzwaartekracht in plaats van een nulzwaartekracht. Gezien het feit dat de zwaartekracht alomtegenwoordig en grotendeels constant is, besteden we er heel weinig aandacht aan, en nemen we deze meestal automatisch mee in berekeningen als een constante, zonder erbij na te denken.

Veranderde zwaartekracht

Maar voor een forensische wetenschappelijke discipline als de analyse van bloedvlekpatronen speelt de zwaartekracht een cruciale rol in de manier waarop vloeibaar bloed in de lucht interageert met een oppervlak en vlekpatronen creëert. Bloedvlekpatroonanalyse is het gebruik van vloeistofdynamica, natuurkunde en wiskunde om de vlucht en oorsprong van bloed te begrijpen en te interpreteren hoe het in strafrechtelijk onderzoek op een oppervlak is afgezet.

In een onlangs gepubliceerde studie probeerden wij en onze collega's de basisprincipes te begrijpen van hoe de veranderde zwaartekrachtomgeving in de ruimte toekomstige forensische wetenschapsdisciplines zal beïnvloeden.

Voor deze studie gepubliceerd in Forensic Science International:Reports hebben we een parabolisch vluchtonderzoeksvliegtuig gebruikt dat korte perioden van microzwaartekracht veroorzaakt vanwege zijn op en neer gaande vliegbaan. Dit type vlucht wordt in de volksmond de "kotskomeet" genoemd.

Tijdens deze periode van vrije vallende microzwaartekracht werden een aantal bloeddruppels op een stuk papier geprojecteerd, en de resulterende bloedvlek werd vervolgens geanalyseerd met behulp van routinematige aardgebonden protocollen. Hoewel het concept eenvoudig klinkt, was het een uitdaging om een ​​veilig en controleerbaar gebied te creëren waar experimenten konden worden uitgevoerd in een vliegtuig dat feitelijk twintig seconden lang op de aarde viel.

Daarom moest de experimentele omgeving aan de cabine van het onderzoeksvliegtuig worden bevestigd, en moest alle vorming en documentatie van bloedvlekken gemakkelijk controleerbaar worden gemaakt. Experimenten werden uitgevoerd in een hergebruikte pediatrische incubatiekamer, ook wel een handschoenenkastje genoemd. Deze kamer wordt gebruikt in onderzoek in de ruimtegeneeskunde om de controle van bloedingen te bestuderen.

Er werd een synthetisch analoog van bloed gebruikt in plaats van echt bloed vanwege bezorgdheid over biologische gevaren in de cabine van het vliegtuig. Deze analoge vervanger bootste de fysieke eigenschappen van de viscositeit en oppervlaktespanning van bloed na. Om het experiment te starten werd het analoge bloed in een injectiespuit geladen, en zodra microzwaartekracht in vrije val was geïnduceerd, werd de injectiespuit handmatig ingedrukt om het bloed over een afstand van 20 cm op een vel wit papier te projecteren.

Hoewel dit weinig gelijkenis vertoont met echte criminele scenario's, is het de interactie tussen het bloed en het oppervlak die van belang is voor de forensisch onderzoeker – en niet zozeer het feitelijke projectiemechanisme. De met bloed besmeurde papieren werden vervolgens gefotografeerd en geanalyseerd volgens de normale procedures.

We ontdekten dat microzwaartekracht inderdaad het gedrag van de bloeddruppels en de vlekken die ze veroorzaken verandert. Op aarde heeft bloed de neiging parabolisch te vallen, waarbij de zwaartekracht eraan trekt totdat het een oppervlak raakt. Maar in dit geval bleef het bloed in een rechte lijn stromen totdat het de oppervlakte raakte.

Deze rechtlijnige vliegbaan is een vloeiend voorbeeld van traagheid in actie. Met een afstand van slechts 20 cm had dit echter een minimaal effect op het daaropvolgende patroon.

Dit verschil zou duidelijker worden over grotere afstanden, maar de operationele beperking van het parabolische onderzoeksvliegtuig betekent dat het moeilijk zou zijn om effectief te reproduceren. De tweede belangrijke waarneming was de verspreidende werking van het bloed bij het raken van het oppervlak.

In de typische zwaartekrachtomgeving van de aarde zullen vloeibare bloeddruppels een reeks fasen ondergaan in het vlekvormingsproces. Dit omvat het instorten van de druppel, de vorming van een kleine golf en de verspreiding tot een uiteindelijke vlekvorm.

Wanneer de zwaartekracht echter uit deze actie wordt geëlimineerd, wordt de verspreidingsactie geremd door de dominante kracht van oppervlaktespanning en cohesie, wat resulteert in een vlekvorm en -grootte die kleiner is dan die van zijn aardse tegenhanger.

We staan ​​aan het begin van een nieuw onderzoekstijdperk, waarin we de impact van de buitenaardse omgeving op het gedrag van forensisch bewijs onderzoeken. Toch beperkt de impact van dit onderzoek zich niet alleen tot de forensische wetenschappen, maar ook tot de meer traditionele natuurwetenschappen, zoals de vloeistofdynamica in het ontwerp van ruimtevaartuigen en het analyseren van fouten in de forensische ruimtevaarttechniek na een storing in een ruimtevaartuig.

Om het onderzoek in deze nieuwe forensische discipline uit te breiden zijn grotere omgevingen met microzwaartekracht nodig en de auteurs zouden maar al te graag het eerste buitenaardse forensische laboratorium van de Melkweg willen exploiteren.

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.