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两台探测器到小行星采集样品

杰里米·舒(Jere  发表于 2018年09月19日

如果一切顺利,本文截稿两周后,两台采样航天器将分别抵达它们的目的地——两颗地外小行星。它们的目标一致,那就是取回有可能包含有机质的样本,追溯太阳系诞生的历史。这些样本或许能帮我们解开行星起源及地球生命诞生的谜团,或让未来的太空采矿者变得富有。

撰写这篇文章时,日本的“隼鸟-2”号( Hayabusa2)探测器正在追赶直径约1千米的小行星“龙宫”(Ryugu),并于6月27日抵达小行星附近。而在8月17日,美国航空航天局的OSIRIS-Rex探测器也飞抵直径约500米的小行星“贝努”(Bennu)的附近。接下来,这两艘探测器将分别登陆小行星,开展为期约两年的探测活动,同时收集样品,最后带回地球供科学家分析。

美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家南希·沙博(Nancy Chabot,未参与上述两个项目)说,“这些样品可供地球上为数众多的研究团队研究好几十年的了。”分析得出的新数据,肯定也会让我们大跌眼镜,颠覆我们之前对早期太阳系原始材料的构成和构造的认知。不过,“隼鸟-2”号和OSIRIS-Rex并不是首个将小行星样本带回地球的飞行器。这项殊荣属于日本的“隼鸟-1”号探测器。2010年,“隼鸟-1”号克服重重阻碍,从小行星“糸川”(Itokawa)上取得了极少量的样品,并成功带回了地球。“糸川”由原始的石质材料构成,是一颗典型的S型小行星。

相比而言,“龙宫”和“贝努”属于C型(碳质)小行星,这也是太阳系中最普遍的一类小行星。通过分析“隼鸟-2”号和OSIRIS-REx带回的样本,我们可以确定,碳质小行星的构成和在地球发现的碳质球粒陨石是否一致。这些陨石中包含有机化合物,并且在含水矿物质中锁有水分。不过,这些陨石可能已经受到了地球表面的污染。如果证明小行星的构成与这些陨石一致,就表明这些物质确实来自太空。

在OSIRIS-Rex项目中负责探测和取样的科学家哈罗德·康诺利(Harold Connolly),以及在“隼鸟-2”号任务中负责取样的科学家绍戈·塔基巴那(Shogo Tachibana)在一份联合声明中说,“地球上生命起源所需的水和有机物,很可能至少有一部分就来自碳质球粒陨石。如果能从碳质小行星上取得未受污染的样本,就可以验证这一假设了,这在人类历史上还是首次。

沙博还解释说,发射两台任务相似的探测器,看起来似乎有些多余,但这样做可以使我们获得更多的信息。“如果从两颗小行星上获得的样本成分一致,我们就会知道此类材料在太阳系中是多么普遍,”她说,“但我打赌,两份样品会有不同之处,并给我们带来惊喜。”

两项任务的实施过程也有明显不同。除了探测和取样,“隼鸟-2”号还将尝试在“龙宫”上释放三台漫游车,和欧洲航天局打造的MASCOT着陆器,以考察小行星的地表情况。日本科学家还计划在小行星上发射一枚两千克重的炮弹,在小行星上炸出一个弹坑,以探测它的内部结构。

“隼鸟-1”号在历经史诗般的、充满艰难险阻的旅程后,才带回了不到1毫克的小行星尘埃样品。而这一次,“隼鸟-2”号计划带回更多,让更多的科学家可以分享和分析这些珍贵的样品。

“隼鸟-2”号计划在“龙宫”的3处地点收集净重约为100毫克的样品。OSIRIS-REx则计划在一处表面收集2千克的样品。两项任务的科学家还计划交换样品,并全程紧密合作——康诺利就同时参与了这两个项目。

沙博说,这些小行星探测任务,也许也能给小行星采矿者提供有价值的信息。她本人也是总部位于美国华盛顿州的行星资源公司(Planetary Resources,一家致力于小行星采矿的公司)的科学顾问。和其他几家太空采矿公司一样,行星资源公司希望能从太空岩石中提炼出矿物和水,然后将这些资源转化为能源,去完成新的、奔赴太阳系更远处的太空任务。

“隼鸟-2”号和OSIRIS-REx分别要到2020年和2023年才能返回地球,但考虑到后期的不菲收获,这么长时间的等待是值得的。现在,随着技术和设备的发展,研究人员可以对旧的样品进行重新分析,所以许多实验室在分析几十年前“阿波罗”号从月球带回的样品时,还不断有新的发现。


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