2023-10-03 05:46

美国宇航局返回地球的小行星样本可能会揭示太阳系起源的线索

2023年9月24日星期日,在美国国防部的犹他测试和训练靶场,美国宇航局OSIRIS-REx任务的样本返回舱在沙漠着陆后不久。该样本是由美国宇航局的OSIRIS-REx宇宙飞船于2020年10月从小行星Bennu上收集的。图片来源:NASA/Keegan Barber

理查德·宾泽尔(Richard Binzel)描述了在麻省理工学院的帮助下,奥西里斯-雷克斯(OSIRIS-Rex)带来的小行星污垢和尘埃可能会揭示太阳系起源的线索。

9月24日上午,一个迷你冰箱大小的太空舱从犹他州西部的天空坠落,它携带着一个史无前例的包裹:大约250克从小行星表面采集的灰尘和灰尘。当一个糖果条纹的降落伞打开以减缓其自由落体的速度时,太空舱垂直降落在沙滩上,比计划提前了一点。

这次特殊递送来自OSIRIS-REx,这是美国宇航局第一次前往小行星并带回其co样本的任务帐篷到地球。该任务于2016年发射,目标是“本努”,这是一颗“近地”小行星,被认为是在太阳系的前1000万年形成的。这颗小行星主要由碳和矿物质组成,自形成以来并没有发生太大变化。因此,从其表面采集的样本可以提供有价值的线索关于最初聚集在一起形成早期太阳系的矿物和材料。

2023年9月24日星期日,在美国国防部的犹他测试和训练靶场,美国宇航局OSIRIS-REx任务的样本返回舱在沙漠着陆后不久。该样本是由美国宇航局的OSIRIS-REx宇宙飞船于2020年10月从小行星Bennu上收集的。图片来源:NASA/Keegan Barber

奥西里斯-雷克斯花了两年多的时间才到达本努然后,它又花了两年的时间绕着它的表面旋转和测量,寻找一个可以采集样本的地点。在航天器上的一套仪器中,有一个由麻省理工学院学生设计的实验仪器,REXIS(风化层x射线成像光谱仪)。这个鞋盒大小的仪器是100多名麻省理工学院学生的杰作,他们设计了这个仪器,用x射线绘制小行星表面的物质,以帮助确定它的位置宇宙飞船应该采集样本。REXIS是麻省理工学院地球、大气和行星科学系(EAPS)与麻省理工学院航空系的联合项目航海和天文学哈佛大学天文台,麻省理工学院Kavli天体物理和空间研究所,以及麻省理工学院林肯实验室。

9月24日,OSIRIS-REx释放太空舱,进入地球大气层,飞船本身也开始了前往小行星阿波菲斯的新路线。这个太空舱已经被运送到休斯顿的约翰逊航天中心,在那里本努的尘埃将被检查并分发给世界各地的研究人员进行进一步研究。样本的成功返回对该任务的成员来说是一个巨大的里程碑,其中包括麻省理工学院的理查德·宾泽尔,他是小行星研究的主要专家,也是EAPS和航空航天的教授。作为OSIRIS-REx的联合研究员,Binzel帮助领导了REXIS的开发及其与航天器的集成。麻省理工学院新闻采访了宾泽尔,了解他在太空舱着陆和回收后的第一反应,以及他希望我们能从小行星的尘埃中学到什么。

问:首先,多么棒的着陆!作为一个深入研究小行星的人,从远处看,你看到这颗小行星的样本返回地球是什么感觉?

A:我和其他人一样屏住呼吸!打开降落伞是一次巨大的呼气,软着陆是整个团队的喜悦。你和这些人一起工作了很长时间,你们就像家人一样,所以你们感觉一切都在一起。有点像看着你的孩子完成平衡木的动作然后稳稳地落地。虽然我不在着陆地点,但我们中的许多人都在网上“一起”观看时间线和所有的程序。从我们用望远镜确定“本努”是一个科学上丰富且易于获取的采样目标开始,到任务的许多不断发展的设计,这是一段多么漫长的旅程啊!麻省理工学院的学生从2010年开始使用REXIS仪器。它花了六年的时间到达发射台,现在,我们终于看到这个任务在把样本送回地球的过程中完成了一个完整的循环。

问:OSIRIS-REx上的仪器在轨道上对小行星进行了测量。这些在太空中的测量揭示了这颗小行星的什么信息?既然样本已经返回地球,你还希望科学家们能发现什么?

答:航天器上的仪器,无论技术多么先进,所能完成的工作都远不如地球上的实验室。我们在OSIRIS-REx上的仪器告诉我们,本努富含碳,可能包含一些最早的化学记录,这些化学记录记录了构成地球甚至生命本身的成分。但是,我们怎么知道航天器上的仪器在飞越火星表面时所做的测量是完全正确的,以及我们如何解释这些数据呢?我们只能通过确保“地面真相”来确定,这些“地面真相”是通过将实际样本带入地球实验室来提供的。对这些样本的实验室分析,证实了我们的初步发现,将验证我们从望远镜和轨道航天器上解释小行星数据的能力。然后,实验室分析将带我们更深入地了解我们自己的行星系统是如何形成的化学、条件和过程。

问:让我们向所有帮助把仪器送上太空的学生们大声欢呼。展望未来,这个小行星样本——以及航天器的持续轨迹——与麻省理工学院的工作有什么关系?

A:这提醒我们,在麻省理工学院,天空是没有限制的。麻省理工学院的REXIS仪器代表了麻省理工学院的座右铭,“menens et manus”[“头脑和手”],在太空中延伸了数亿英里,学生们设计和制造的实际硬件,比任何其他麻省理工学院的学生项目都飞得更远。我觉得很荣幸能让这么多学生参与学习,体验在太空探索中取得成功所需要的艰苦工作、团队合作和奉献精神。