Het Artemis-programma van de Nasa moet aan het eind van dit decennium astronauten terugbrengen naar de maan 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 krijgen. Naarmate de mensheid verder gaat dan de vertrouwde terreinen van de aarde, naar de maan en mogelijk nog verder, ontstaat er een intrigerend nieuw gebied aan de laatste grens: astroforensica.
Deze discipline, die nog in de kinderschoenen staat, wordt aangedreven door de onvermijdelijkheid van de menselijke natuur. De ruimte biedt een unieke en harde omgeving voor forensisch onderzoek. Omgevingen met veranderde zwaartekracht, kosmische straling, extreme temperaturen en de behoefte aan klimaatsystemen die zuurstof leveren zijn enkele voorbeelden van de onaardse variabelen waarmee toekomstige ontdekkingsreizigers te maken krijgen.
In tegenstelling tot de aarde, waar de zwaartekracht, een constante kracht, veel aspecten van onze realiteit vormgeeft, introduceert de aanzienlijke vermindering van de zwaartekracht in de ruimte nieuwe uitdagingen in het begrijpen hoe bewijsmateriaal zich gedraagt. Deze verschuiving is cruciaal voor forensische wetenschappen zoals de analyse van bloedvlekkenpatronen, die sterk afhankelijk is van zwaartekrachtseffecten om de omstandigheden te bepalen waaronder bloedvlekken worden gevormd.
De gedachte aan zwaartekracht in de ruimte roept onmiddellijk beelden op van astronauten die spookachtig in de leegte van de ruimte zweven of zweefgymnastiek in het International Space Station (ISS).
Echte nulzwaartekracht bestaat echter ver weg van hemellichamen. In de buurt van een hemellichaam zoals de Maan of een planeet zal er een zwaartekrachtsinvloed zijn, ook in een baan rond een planeet zoals de Aarde.
Daarom hebben de meeste omgevingen in de ruimte lage of microzwaartekracht in plaats van nulzwaartekracht. Gezien het feit dat zwaartekracht alomtegenwoordig en grotendeels constant is, besteden we er weinig aandacht aan en rekenen we het meestal automatisch en zonder nadenken als een constante mee in berekeningen.
Veranderde zwaartekracht
Maar voor een forensische wetenschappelijke discipline zoals de analyse van bloedvlekkenpatronen, speelt de zwaartekracht
een cruciale rol in hoe vloeibaar bloed in de lucht interageert met een oppervlak en vlekkenpatronen creëert. Analyse van bloedvlekkenpatronen is het gebruik van vloeistofdynamica, natuurkunde en wiskunde om de vlucht en oorsprong van bloed te begrijpen en te interpreteren hoe het op een oppervlak is neergedaald in strafrechtelijke onderzoeken.
In een recent gepubliceerde studie probeerden wij en onze collega’s de basisprincipes te begrijpen van hoe de veranderde zwaartekrachtomgeving van de ruimte toekomstige forensische wetenschapsdisciplines zal beïnvloeden.
Voor dit onderzoek, gepubliceerd in Forensic Science International: Reports, gebruikten we een parabolisch onderzoeksvliegtuig dat korte perioden van microzwaartekracht induceert door zijn op-en-neergaande vliegbaan. Dit type vlucht wordt in de volksmond de “braakkomeet” genoemd.
Tijdens deze periode van vrijvallende microzwaartekracht werden een aantal bloeddruppels geprojecteerd op een stuk papier en de resulterende bloedvlek werd vervolgens geanalyseerd met behulp van routinematige protocollen op aarde. Hoewel het concept eenvoudig klinkt, was het een uitdaging om een veilige en controleerbare ruimte te creëren om experimenten uit te voeren in een vliegtuig dat in principe 20 seconden naar de aarde zou vallen.
Daarom moest de experimentele omgeving worden vastgemaakt aan de cabine van het
onderzoeksvliegtuig en alle bloedvlekkengeneratie en documentatie moesten gemakkelijk controleerbaar worden gemaakt. De experimenten werden uitgevoerd in een hergebruikte pediatrische incubatiekamer, een zogenaamde glove box. Deze kamer wordt gebruikt in ruimtegeneeskundig onderzoek voor het bestuderen van bloedingscontrole.
Er werd een synthetisch bloedanaloog gebruikt in plaats van echt bloed vanwege zorgen over biologisch gevaar in de cabine van het vliegtuig. Dit analoge substituut bootste de fysieke eigenschappen van de viscositeit en oppervlaktespanning van bloed na. Om het experiment te starten, werd het analoge bloed in een injectiespuit gedaan en zodra microzwaartekracht werd opgewekt in vrije val, werd de injectiespuit handmatig ingedrukt om het bloed over 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 interessant is voor de forensische onderzoeker — in plaats van het feitelijke mechanisme van projectie. De bebloede papieren werden vervolgens gefotografeerd en geanalyseerd volgens de normale procedures.
We ontdekten dat microzwaartekracht inderdaad het gedrag van bloeddruppels en de vlekken die ze veroorzaken verandert.
druppels en de vlekken die ze maken. Op aarde heeft bloed de neiging om op een parabolische manier te vallen, waarbij de zwaartekracht het naar beneden trekt totdat het een oppervlak raakt. Maar in dit geval bleef het bloed zich in een rechte lijn voortbewegen tot het het oppervlak raakte.
Dit rechtlijnige vluchtpad is een vloeiend voorbeeld van traagheid in actie. Met een afstand van slechts 20 cm had dit echter een minimaal effect op het verdere patroon.
Dit verschil zou duidelijker worden bij grotere afstanden, maar de operationele beperking van het parabolische onderzoeksvliegtuig betekent dat het moeilijk zou zijn om dit effectief na te bootsen. De tweede belangrijke observatie was de spreidende werking van het bloed bij het raken van het oppervlak.
In de typische zwaartekrachtomgeving van de aarde zullen druppels vloeibaar bloed een aantal stappen doorlopen in het vlekvormingsproces. Dit omvat het instorten van de druppel, de vorming van een kleine golf en de verspreiding tot een uiteindelijke vlekvorm.
Echter, wanneer de zwaartekracht wordt uitgeschakeld in deze actie, wordt de verspreiding geremd door de dominante kracht van oppervlaktespanning en cohesie, wat resulteert in een vlekvorm en -grootte die kleiner is dan zijn aardse tweelingbroer.
We staan aan het begin van een nieuw onderzoekstijdperk, waarin we de invloed van de extra-
aardse omgeving op het gedrag van forensisch bewijs. Toch is de impact van dit onderzoek niet alleen beperkt tot de forensische wetenschappen, maar ook meer traditionele natuurwetenschappen, zoals vloeistofdynamica in het ontwerp van ruimtevaartuigen en het analyseren van fouten in de forensische ruimtevaarttechniek na een defect aan een ruimtevaartuig.
Om het onderzoek in deze nieuwe forensische discipline uit te breiden, zullen grotere microzwaartekrachtomgevingen nodig zijn en de auteurs zouden meer dan blij zijn om het eerste buitenaardse forensische wetenschapslaboratorium van het melkwegstelsel te runnen.
Zack Kowalske ontving financiering van de International Association of Bloodstain Pattern Analysts' Dan Rahn Research Grant.
Graham Williams werkt niet voor, heeft geen adviesfuncties, bezit geen aandelen in en ontvangt geen financiering van bedrijven of organisaties die baat hebben bij dit artikel en heeft geen relevante banden bekendgemaakt buiten zijn academische aanstelling.