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在这张红蓝立体图像中，OSIRIS-REx的机械臂正伸向小行星贝努准备采样。 马上，航天器将为我们带回来自宇宙的微小石块，它们能改写太阳系的历史吗？ 将外太空的一块碎片捧在手心，会是什么感觉？美国航空航天局（NASA）的奥西里斯王号小行星探测器（Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer，OSIRIS-REx）在经历了7年的任务后即将返回地球，很快，一批幸运的科学家就会体验到这种感觉。这个探测器将从近地小行星贝努（Bennu）的表面带回来一小罐石块和尘土。“贝努是一颗来自太阳系早期的时间胶囊，我们即将打开它，成为第一批看到里面有什么的人，光是讲到这里都能让我起鸡皮疙瘩。”埃米·霍夫曼（Amy Hofmann）说道，她是NASA喷气推进实验室的一位同位素地球化学家，也是此次任务的一员。 包括霍夫曼在内，大约有200名科学家将收到OSIRIS-REx带回的部分货物。探测器将在今年9月24日释放样本返回舱，样本返回舱将快速穿过地球大气层，依靠降落伞降落在美国国防部犹他州测试训练场内。如果一切顺利，回收团队会用直升机将它送到一个便携式洁净室中，移去隔热罩，拆掉外壳，然后将它空运回美国休斯顿的约翰逊空间中心，那里有专为它准备的设施。科学家会在那里小心翼翼地打开内层容器，将它送到手套箱中，隔绝一切外界污染，从而拿到那些曾经到达过地球表面的小行星的原始碎片。（陨石也是不错的选择，但是穿越大气层时无保护的烧蚀会改变它们的成分。） 这些样本会揭示太阳系最初诞生时的状况，其中又有哪些化学成分存在，比如氨基酸等——这些物质对生命的出现至关重要。“OSIRIS-REx开头的'O’实际上代表生命的起源（origin of life），我们想理解在这些生命前体物质被送往地球的过程中，这些富碳小行星扮演着怎样的角色。”美国亚利桑那大学的丹蒂·S.劳蕾塔（Dante S. Lauretta）说道，她是这项任务的首席研究员。
OSIRIS-REx 在距离贝努约24 千米处拍摄的图像。 图片来源：NASA/Goddard/University of Arizona OSIRIS-REx于2016年发射，2018年抵达贝努。它在这块太空巨石周围运行了两年，期间分别用机载相机、光谱仪以及其他设备进行了测量。这些扫描揭开了贝努的很多秘密，比如相比于一个坚固的整体，它更像是一团被松散捆扎在一起的石子；又比如它上面还有含水矿物。不过最重要的收获还是收集到的小行星样本。美国普渡大学的行星科学家、这项任务的研究员米歇尔·汤普森（Michelle Thompson）说：“我们拥有地球上最先进的技术，还有充足的时间和庞大的研究团队。我们有能力进行协调分析，用多种不同的技术观察同一份样本——这种能力无可替代。而样本的返回则是行星科学分析的开端。” 2020年10月，航天器靠近小行星，快速地接触到它的表面。执行采样任务的是接触即走采样装置（Touch-and-Go Sam-ple Acquisition Mechanism，TAGSAM），这是一条机械臂，能喷出氮气搅动岩石和尘埃，将它们送入位于机械臂头部的漏斗状收集器中。劳蕾塔说：“它看起来像是一台空气净化器，只是空气是我们自带的。”采集过程中拍摄的图像表明，采样装置挖到了大量物质，一些多出的样本甚至卡到了TAGSAM系统外面。
制图：珍 ·克里斯琴森（Jen Christiansen） 地球上的科学家打开TAGSAM后，OSIRIS-REx团队能拿到四分之一的样本，他们又会将这些样本从约翰逊空间中心分发到全球各地的实验室。其中4%的样本会交给加拿大，他们也为任务作出了贡献。至少0.5%的样本会被送往日本，2010年和2020年，日本执行的两次“隼鸟”任务将世界上第一批小行星样本带回了地球。而剩下的70%则将被封存，任何人都不能接触，至少现在是这样。“就像阿波罗任务一样，我们想为未来的科学家保存大多数样本。新的问题会不断产生，未来的工具也会更加先进，我们想确保在那之前，我们没有把所有样本都用掉。”美国亚利桑那大学的科学家安德鲁·雷亚（Andrew Rya）说，他是OSIRIS-REx样本物理和热分析工作组的负责人。 对于像贝努一样的小行星，即使是最初步的科学发现都能显著扩展我们对它的认知。雷亚的团队将会测量：这些物质传导热量的能力；岩石颗粒中分子间的距离是多少；使碎块结合在一起的力又有多强。探测器在环绕贝努时，科学家曾对这些数据作出过估计，将预估结果和测量结果相对比，也能在远程测量其他小行星时使结果变得更准确——如果我们未来需要偏转向地球袭来的小行星，这种能力或许会变得至关重要。
数据来源：“OSIRIS-REx, Returning the Asteroid Sample,” by Thomas M. Ajluni et al. IEEE Aerospace Conference Paper, March 2015; and “OSIRIS-REx: Sample Return from Asteroid (101955) Bennu,” by Dante S. Lauretta et al., in Space Science Reviews, Vol. 212; August 2017 ( primary references ) |
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