数十亿千米的旅途,带回了250克的外星样本

原理大探索 2023-09-27 05:01:06

一趟遥远的返程

小行星贝努(101955号)是一颗碳质近地小行星。2020年10月,美国航天局(NASA)的OSIRIS-REx(起源-光谱-资源-安全-风化层探测器,亦称奥西里斯王号小行星探测器)任务从这颗小行星上采集到了一份样本。自那之后,科学家就在期待着这份样本被运送回地球。

经过漫长的太空之旅,在当地时间9月24日上午8点52分,一个碟形的密封舱在美国犹他州的沙漠中缓缓降落,将大约250克来自贝努小行星表面的珍贵岩石和尘埃带回了地球。这是迄今为止第三次从小行星将岩石样本带回地球,也是带回了最多物质的一次。此前,日本航天局(JAXA)曾于2005年从小行星丝川收集了不到1毫克的样本,2019年从小行星龙宫收集了5.4克样本。

通过研究这些样本,科学家可以更好地理解太阳系的起源。

2023年9月24日星期日,OSIRIS-REx任务带着从小行星贝努收集的样本在沙漠着陆。(图/NASA/Keegan Barber)

什么是“贝努”?

贝努被认为是一颗“碎石堆”小行星,由岩石松散地堆积混合而成。据科学家推测,贝努是在10亿到20亿年前的一次灾难性碰撞后,由小行星带中一颗更大的小行星的碎片形成的。

这是2018年底,当OSIRIS-REx在接近被努时看到的逐步放大的小行星。(图/NASA/Goddard/University of Arizona)

贝努上的岩石与我们在地球上发现的任何岩石都不同。在地球上,天气、侵蚀和板块构造,已经抹去了地球形成时的特征,因此贝努表面的岩石有望让我们了解了地球的历史。

与此同时,贝努也被认为含有相对丰富的有机分子。有线索表明,贝努的物质似乎因为液态水而出现了化学变化,这很可能发生在它还属于更大的小行星的一部分时。了解地球上的液态水和有机分子的起源,是科学界的一个重要问题。有证据表明,在数十亿年前,当地球上开始形成适合生命出现的条件时,这些化合物随着像贝努这样的小行星来到了地球。

一直以来,科学家都想要更多地了解这段时期的故事,而一颗保存完好的小行星的样本就有助于他们做到这一点。

OSIRIS-REx任务

2016年9月8日,OSIRIS-REx发射升空。2020年10月20日,它从贝努表面收集了大约250克的岩石和尘埃。在对小行星进行进一步研究后,OSIRIS-REx便带着这些包含了太阳系早期奥秘的“时间胶囊”,于2021年5月10日开始返回地球。

由OSIRIS-REx于2020年拍摄的一系列图像,显示了航天器的机械臂向小行星贝努喷出一股气体后,岩石和灰尘从贝努表面喷射出来。(图/NASA/Goddard/Univ. Arizona)

9月24日,OSIRIS-REx在美国加利福尼亚海岸外约133千米的高度穿过大气层。不到10分钟,它就降落在了美国盐湖城附近的犹他测试和训练靶场的目标区域。在此过程中,两个降落伞成功打开,并在着陆时将速度降至18千米/时。自发射升空前往贝努到重返地球,它飞越了数十亿千米的距离。

OSIRIS-REx从小行星贝努上收集样本的艺术构想图。(图/NASA)

在降落后的一个半小时内,密封舱被直升机运送到一个临时的洁净室。这个洁净室建在训练场上的一个飞机库里,并接入了一个连续的氮气流。OSIRIS-REx团队所进行的第一项重要任务,就是对其进行“氮气净化”。氮气是一种与大多数化学物质都不会发生相互作用的气体,因此将氮气不断注入密封舱的样品容器中,有助于阻挡地球上的污染物,减少污染的可能性,使样品尽可能地保持纯净。

在接下来的几天里,研究团队将会继续以密封的形式,把从贝努带回的样本送往美国宇航局位于休斯敦的约翰逊空间中心。在那里,科学家将会仔细拆卸容器,并开始分析原始样品中的化学和矿物学。他们会在接下来的几周内,用扫描仪和其他仪器来辨别收集到的岩石类型,并记录样品的颜色、体积和孔隙度。

之后,他们还会把来自贝努的样本分发给世界各地的科学家。至少70%的贝努样本将会留给NASA以外的科学家和后人研究。4%的样本将送到帮助建造了OSIRIS-REx上的激光仪器的加拿大宇航局,0.5%的样本将送到JAXA以换取龙宫的样本,以便研究人员可以对两颗小行星上的样本进行比较。

这仅仅是一个开始

这不仅对OSIRIS-REx团队来说是一个非凡的里程碑,对整个科学界来说也是如此。

能够成功地将样本从贝努送到地球,凸显了科学界协作的智慧,也证明了当为共同的目标而聚集到一起时,就可能收获意想不到的成就。而它的到来绝不是一段奇妙旅程的结束,而是标志着一个新篇章的开始。有了这些前所未有的岩石样本,科学家将可以更加深入地研究太阳系的秘密。

参考来源:

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-first-asteroid-sample-has-landed-now-secure-in-clean-room

https://www.nasa.gov/content/osiris-rex-faq

https://www.nature.com/articles/d41586-023-02954-2

封面图/首图:NASA/Keegan Barber

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