飞了64亿公里之后,终于取回外星物质,NASA拿到之后却傻眼了

星球上的科学啊 2025-02-25 04:10:13

我们知道,太阳系诞生于一片巨大的分子云,里面的绝大部分质量都成为了太阳的一部分,剩下的一些“边角料”则在新生恒星的附近形成原行星盘,然后慢慢的凝聚成大行星,但是在这个过程中,依然会有一些掉队的分子和微粒,最终成为了小行星。

所以,小行星和大行星的年龄其实是一样的,它们都诞生于 45 亿年前早期的太阳系,但是地球在长期的演化中,经历了各种天体撞击以及地质活动的变迁,早就和45亿年前截然不同了。

而小行星就不一样了,它们质量较小,很少受到撞击和扰动,时至今日还保留了最原始的模样,因此小行星可以说是研究地球起源的一手资料。有了这样的思路, NASA于 2016 年成功发射了首颗小行星探测器“OSIRIS-REx”(奥西里斯号),目标是从一颗名为“贝努”的小行星上采样,并将取到的样品送回地球供科学家研究。

太阳系中有100多万颗小行星,为什么就正好选中了贝努呢?首先,贝努是一颗近地小行星,它的轨道位于金星和火星之间,而且还和地球有交叉,且贝努的直径约500米,自转速度较慢,大约4.3小时,其缓慢的自转速度也便于探测器匹配,能够很大程度上降低探测器的采样成本和难度。

其次,贝努小行星是一颗碳质小行星,是太阳系中最原始的一类,表面保存了原始星云残留的有机物和含水矿物,据科学家推测,这类天体通过撞击,很可能将水和有机分子带到过早期地球。因为NASA通过光谱分析发现,贝努表面有羟基矿物和碳氢化合物痕迹,这些物质对研究太阳系的形成以及生命起源有重要意义。

除此之外,贝努还是一颗具有潜在危险的小行星,每隔六年就会接近地球一次,通过轨道计算,科学家预测它在2175年-2199年之间有1/2700的概率撞击地球,对它进行研究,也能为科学家防御未来行星提供关键数据。

2018年,OSIRIS-REx在抵达贝努小行星后,并没有直接着陆,而是先环绕它转了两年,对表面进行拍照,反复考察以寻找合适的采样区,在探测器的底部,有一个接触即走采样装置,这个采样装置由一条可伸缩的机械臂和头部的漏斗状收集器组成。

2020年采样任务正式启动,OSIRIS-REx以每秒10厘米的速度缓慢下降,在探测器靠近贝努的时候,采样装置会喷出氮气,搅动贝努地表上的岩石和尘埃,让它们进入收集器中,这个过程在6秒内完成。

但是意外发生了,贝努小行星的表面结构比预期更加疏松,表面物质松软,这直接导致探测器的机械臂陷入了更深的地方,达到了48厘米,大量的物质被搅动,本来预期的样本量是60克,最终进入收集器中的物质大约有250克,大量的样本也使得样本容器难以关闭,最终迅速指挥探测器,将样本存放到了返回舱中,以防样本丢失。

2021年5月,探测器启程返航,又经过了2 年多的时间最终抵达地球上空,将装着样品的返回舱投入了地球大气层,OSIRIS-REx则会继续前往下一个探测目标——毁神星“阿波菲斯”。返回舱最终经过一顿减速和分离降落伞后,顺利于 2023年9月着陆到美国,整个任务航程达到了 64 亿公里。

科学家拿到了样本后,瞬间傻眼了,因为装着样本的密封装置卡住了,这个密封装置一共有35个铝制紧固件,有两个在返回地球后因为受力变形或者粉尘堵塞卡死了,使得密封装置无法打开,其实想打开这个密封装置并不难,难就难在必须要在保证样本不被污染的前提下打开。

为了避免地球环境对样本造成污染,这个过程必须在纯氮气环境的手套箱中进行,这个手套箱是完全密封的,里面已经放好了操作工具,这些操作工具也必须进行严格的消毒和审核,研究人员在外面只能通过手套进行操作。

很显然,想通过NASA提前在手套箱内预置的工具根本无法打开密封装置,但是他们也不能打开手套箱,因为一旦打开,手套箱样本也会受到污染,此时科学家面临着两大难题:一是保护样本不受污染;二是手套箱内操作空间狭小,对工具的尺寸、重量及活动范围有严格限制,这就意味着,科学家必须先研究出更加精密的工具才行。

值得高兴的是,目前科学家已经成功打开了密封装置,针对两个卡死的紧固件,采取了两种不同的方式。其中一个是向其注入液态氮(-196℃),使铝材收缩0.02%,再配合新研发的扳手解开;另一个是通过由碳化钨纤维编织的纳米级切割线缓慢磨削紧固件,最终切除,在这个过程中,切割温度严格控制在80℃以下,避免样本变质。

如今,这场”密封危机“如今也变成了一项科学突破,整个过程既保证了样本的纯净,也通过工具的创新成功获取了样本,期待通过这对颗小行星的研究,能获得更多关于生命起源的信息。

0 阅读:0
星球上的科学啊

星球上的科学啊

感谢大家的关注