NASA 的小行星樣本可能來自失落已久的海洋世界

首次觀察到來自小行星貝努的物質,引發了關於這塊太空岩石曾經是古代多水原行星一部分的猜測

A top-down view of a circular canister containing grey material

來自 NASA OSIRIS-REx 任務的樣本返回艙的頂檢視,其中包含從貝努小行星帶回地球的原始物質。

科學家們現在正在檢查從小行星貝努捕獲、裝袋和標記的碎片,這是 NASA 的起源、光譜解釋、資源識別和安全 - 風化層探測器任務(Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification and Security — Regolith Explorer mission)帶回的宇宙寶藏。

這個七年之久的航行在天文學術語中被稱為 OSIRIS-REx,透過一個樣本返回艙帶回了寶貴的樣品,該返回艙於 2023 年 9 月 24 日完全停止,降落傘降落到國防部猶他州測試和訓練場的偏遠地帶。這些來自遠方的樣本被認為包含著 45 億年前太陽系形成時的殘餘物。

Space.com 採訪了兩位頂尖科學家,他們目前正在研究這些暗色小行星粒子所揭示的資訊,梳理出這些從貝努輸出的物質是如何形成的。以及它們對太陽系內世界(包括地球)起源的啟示。


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原始儲藏庫

場景是在亞利桑那大學的柯伊伯-亞利桑那天體材料分析實驗室(Kuiper-Arizona Laboratory for Astromaterials Analysis)。那裡的研究人員正在使用儀器深入研究 OSIRIS-REx 收集品所告訴他們的資訊,直至原子尺度。

首先,亞利桑那大學的科學家收到了 200 毫克——大約七千分之一盎司——的貝努小行星樣本用於分析。

“我們有超過 1000 個大於半毫米的顆粒,28 個大於一釐米的顆粒,最大的顆粒是 3.5 釐米,”亞利桑那大學 OSIRIS-REx 首席研究員但丁·勞雷塔(Dante Lauretta)說。“所以這是一個很棒的收藏,充滿了真正的大石頭。”

貝努樣本含有大量以粘土等礦物形式鎖定的水,並且富含碳、氮、硫和磷。OSIRIS-REx 樣本代表了地球上此類物質的最大原始儲藏庫。

“我們將會在很長很長一段時間內忙碌,”勞雷塔告訴 Space.com。“這對我們來說是一個巨大的樣本量,”他說,貝努的樣本現在也在全球範圍內進行研究。

獨特而不同

即將公佈的發現將在下個月於德克薩斯州伍德蘭茲舉行的第 55 屆月球與行星科學會議上詳細介紹。勞雷塔說,已向這次著名的會議提交了 70 多篇科學成果摘要。“從三月份開始,所有這些都將向世界釋出。所以團隊正在拼命工作,”他說。

一項早期發現是,正在檢查的小行星材料看起來“在同位素方面與我們隕石收藏中的任何其他物質都不同,這令人興奮,”勞雷塔說。“如果我們僅僅依靠隕石,我們將永遠無法獲得整個領域的物質,”勞雷塔補充道。

大多數隕石在經歷了穿越地球大氣層的熾熱墜落並被回收後,都是小行星的碎片。但是,要查明它們起源於哪塊太空岩石並非易事。

磷酸鹽殼

勞雷塔說,OSIRIS-REx 樣本具有隕石中從未見過的磷酸鹽殼。他說,在地球外海洋世界中已經檢測到這些高濃度的磷酸鹽。

例如,土星的衛星恩克拉多斯含有磷酸鹽,這是生命的關鍵組成部分,含量遠高於地球海洋。

“小行星貝努可能是古代海洋世界的一塊碎片。這仍然是高度推測性的。但這是我現在解釋該物質起源的最佳線索,”勞雷塔說。

連線點

亞利桑那大學月球與行星實驗室教授兼該校柯伊伯-亞利桑那天體材料分析實驗室科學主任托馬斯·澤加(Thomas Zega)表示,解開小行星貝努的歷史是一項超現實的任務。

澤加指出,從詳細的提案到在實驗室對小行星樣本進行極端研究,OSIRIS-REx 任務跨越了數十年。

“老實說,幾乎每天我都會覺得自己非常幸運能夠以此為生,”澤加告訴 Space.com。“我掐了自己一下。這是一種祝福。”

澤加補充說,無論如何定義,OSIRIS-REx 任務都取得了巨大的成功,“現在能夠使用地球上一些最先進的分析工具來測量樣本,這真是太了不起了。”

澤加指出,像 OSIRIS-REx 這樣的任務,除了教科學家們瞭解貝努的起源外,“它們確實幫助我們連線了我們在地球收藏中擁有的其他隕石之間的點,”他說,“也許還有它們來自火星和木星之間小行星帶中的小行星。”

快速檢視

澤加是“快速檢視”團隊的成員,該團隊參與了 OSIRIS-REx 樣本返回艙在交付到 NASA 位於德克薩斯州休斯頓的約翰遜航天中心後的開啟工作。

策展團隊專家發現,在返回的航空電子裝置甲板上以及觸碰即走樣本採集機制 (TAGSAM) 的外部(TAGSAM 是 OSIRIS-REx 機器人手臂末端類似空氣過濾器的裝置,它捕獲了大部分貝努碎片)上,覆蓋著一層來自貝努取樣操作的細粒塵埃。

澤加與貝努的超現實相遇的一個方面是離開德克薩斯州,帶著預先安排好的少量小行星樣本飛回亞利桑那州。

畢竟,澤加的快遞員職責是因為亞利桑那大學是 OSIRIS-REx 從投標到小行星物質彈道進入地球大氣層這 20 年工作的基地。

夜幕掩護

“絕對不可能把它放在托執行李裡!它被放進了我帶上飛機的揹包裡。這是一小份材料,密封在一個袋子裡,袋子本身又密封在一個裝滿氮氣的瓶子裡。所以一切都受到了保護,”澤加回憶道。

晚上降落在圖森後,澤加做的第一件事就是趕緊將樣本放入大學實驗室的乾燥氮氣箱中進行保護和儲存。

“然後我就回家吃晚飯睡覺了,”澤加回憶道。

澤加開玩笑說,整個過程都是在夜幕的掩護下進行的。“沒有人知道有人剛剛將來自 NASA 首次小行星樣本返回任務的第一個樣本帶到圖森,”他說。

敬請期待

上個月,1 月 10 日,NASA 策展人完全打開了裝滿貝努碎片的 OSIRIS-REx TAGSAM 頭。由於幾個棘手的緊韌體阻礙了對小行星收藏品總貨物的親眼觀察,這最後一步來得有些緩慢。

現在即將進行的是在今年晚些時候釋出所有貝努樣本的目錄,讓世界各地的科學家和機構能夠提交審查航天器貝努樣本的請求。

與此同時,勞雷塔和澤加以及同事們正忙著評估貝努樣本。

大學師生團隊正在利用廣泛的功能,從光學和電子顯微鏡到新近獲得的工具。

一臺功能強大的 nanoSIMS 儀器已經啟動並執行,正在提供對同位素(原子不同變體)的驚人觀察,以幫助解釋貝努樣本中每個特定成分的起源。

“在接下來的幾個月裡,我們將有很多很酷的事情發生,”勞雷塔說。“所以敬請期待。”

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Leonard David《月球衝刺:新的太空競賽》(Moon Rush: The New Space Race)(國家地理,2019 年)和《火星:我們在紅色星球上的未來》(Mars: Our Future on the Red Planet)(國家地理,2016 年)的作者。他報道太空工業已有五十多年。

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