來自小行星的卵石即將送達地球，真是太棒了

如果手中握著一塊外太空的碎片，會是怎樣的感覺？ 一些幸運的科學家很快就會知道答案，因為美國國家航空航天局（NASA）的 “OSIRIS-REx” 探測器（全稱：起源、光譜釋義、資源識別、安全-風化層探測器）即將結束其為期七年的任務返回地球。探測器將投放一個罐子，裡面裝著大約一杯取自近地小行星貝努表面的卵石和塵埃。“貝努是早期太陽系的時間膠囊，我們正在將其開啟，” 美國國家航空航天局噴氣推進實驗室的同位素地球化學家艾米·霍夫曼說，她是該任務的合作研究員。“我們將成為第一批看到裡面東西的人。一想到這個我就起雞皮疙瘩。”

霍夫曼是約 200 名將收到 “OSIRIS-REx” 帶回貨物的科學家之一。9 月 24 日，探測器將釋放其樣本返回艙，返回艙將高速穿過地球大氣層，並在國防部的猶他州測試和訓練靶場利用降落傘著陸。如果一切順利，回收團隊將用直升機將其運送到一個行動式潔淨室，移除其隔熱罩和背殼，然後空運至休斯頓約翰遜航天中心的一個特製設施。那裡的科學家將小心翼翼地開啟內部容器，並在手套箱內操作以防止所有汙染物進入，從而取出一些有史以來到達地球表面的最原始的、未受破壞的小行星碎片。（隕石也很棒，但它們在不受保護的情況下穿過我們的大氣層會發生改變。）

這些樣本將揭示太陽系最初形成時的狀態，包括存在哪些對生物學重要的氨基酸和其他化合物。“‘OSIRIS-REx’ 中的 ‘O’ 實際上代表生命的起源，” 亞利桑那大學的任務首席研究員但丁·S·勞雷塔說。“我們想了解這些富含碳的小行星在將生命前體物質輸送到地球的過程中發揮了什麼作用。”

“OSIRIS-REx” 於 2016 年發射，並於 2018 年抵達貝努。它在這塊太空岩石附近停留了兩年，利用其機載攝像機、光譜儀和其他儀器進行了測量。這些掃描揭示了關於貝努的許多資訊，包括它更像是一堆鬆散結合的碎石，而不是一個固體物體，並且它含有含水礦物質。但真正的回報將是樣本。“我們可以在地球上使用最先進的技術，” 普渡大學行星科學家、合作研究員米歇爾·湯普森說。“擁有時間，擁有這個龐大的團隊，以及進行協調分析、使用多種不同技術觀察同一樣本的能力——真的沒有什麼可以替代這一點。樣本返回是行星科學的基石。”

2020 年 10 月，該探測器近距離接近小行星，利用其觸碰即走取樣機構（TAGSAM），即一個機器人手臂，短暫地接觸了表面，該手臂噴射出一股氮氣，攪動起塵埃和岩石，然後將其注入收集器頭部。“它看起來像一個空氣過濾器，只不過空氣是我們帶來的，” 勞雷塔說。在收集過程中拍攝的照片表明，該任務收集了大量物質。甚至有一些額外的樣本碎片卡在了 TAGSAM 的外部。

科學家們在地球上開啟 TAGSAM 後，其中四分之一的收穫物將交給 “OSIRIS-REx” 團隊，他們將從約翰遜航天中心將其分發到世界各地的實驗室。樣本的百分之四將交給加拿大，該國是該任務的貢獻者，至少 0.5% 將被送往日本，日本執行了兩次 “隼鳥號” 任務，分別於 2010 年和 2020 年帶回了世界上首批小行星樣本。但返回的物質中有 70% 將保持原封不動，至少目前是這樣。“就像阿波羅計劃一樣，我們希望為未來的科學家保留絕大多數樣本，” 亞利桑那大學行星科學家、 “OSIRIS-REx” 樣本物理和熱分析工作組負責人安德魯·瑞安說。“我們會有新的問題，未來會有新的工具，我們希望確保我們沒有用完所有樣本。”

即使是最初的科學發現也應該大大擴充套件我們對貝努這樣的小行星的瞭解。瑞安的團隊將測量材料的導熱量、每個顆粒中粒子之間的空間大小，以及將碎片結合在一起的力有多強。將他們的發現與研究人員在探測器繞貝努執行時所做的估計進行比較，將有助於他們更好地透過遙感測量來描述其他小行星——如果我們需要在未來轉移一顆撞擊地球的岩石，這可能是一項至關重要的能力。

霍夫曼將使用一種稱為 Orbitrap 的特殊質譜儀來識別樣本中具有不同同位素組成的特定有機分子，並比較它們的含量。例如，測量特定分子中有多少個碳 13 原子（一種罕見的、穩定的碳形式，帶有一個額外的中子）取代了碳 12（最常見的碳形式），可以告訴研究人員化合物形成時的溫度。“當最初提出 ‘OSIRIS-REx’ 任務時，這些測量甚至是不可能的，” 霍夫曼說。“這是行星科學的法醫學。”

湯普森將使用電子顯微鏡研究貝努隨著時間的推移，如何受到來自其他太空岩石的撞擊以及來自太陽的高能粒子的風化作用。這些測量結果，加上計劃對樣本進行的其他實驗的發現，旨在全面描繪我們早期太陽系的狀態以及它如何演變成今天的樣子。“我們將要回答的問題極其多樣化，” 她說。“[它們涵蓋了] 從理解和描述太陽系的基石到觀察物質的物理特性的一切。透過這次任務，我們將徹底革新對這些型別天體的理解。每個人都應該非常興奮。”