宇宙時空 造訪小行星探究太陽系之謎

造訪小行星探究太陽系之謎

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OSIRIS-Rex太空船進行一次令人屏息以待的行動,從小行星Bennu上挖出岩石樣本並將它送回地球。

【新三才首發】美國國家航太總署(NASA)將進行有史以來第一次的小行星地面接觸。10月20日,NASA所發射的OSIRIS-Rex太空船造訪了一顆被命名為Bennu,距離地球約3.34億公里,形似鑽石的深色小行星。並接觸其表面幾秒鐘的時間,利用一項採樣裝置在其地表吹起一些灰塵和小石子並加以收集。然後太空船將把這些富含碳的沙礫帶回地球,科學家們可以藉此尋找太陽系起源的線索。

要抵達Bennu表面是一個艱鉅的任務。太空船將必須駛過一個綽號為“末日之山”的高聳巨石,然後進入只有幾個停車位大小的採樣區。主導這項任務的亞利桑那大學研究員暨行星科學家丹特·羅瑞塔家說,第一次嘗試也許可能不會成功。但他說,如果這項嘗試能夠成功,會是在今年全球所有發生的紛雜錯亂事件中一件讓我們感到自豪的成就。

耗資8億美元的OSIRIS-Rex號是在2016年發射升空,是NASA的首次小行星採樣任務。先前日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)也進行過兩次類似任務,也是從小行星表面挖採灰塵。其中一艘在去年從小行星上採集到樣本,目前正在返回地球途中。在JAXA進行這種探測之前,科學家們主要是通過研究掉落到地球上的隕石來了解小行星的物質內涵,但這些隕石在穿越地球大氣層並撞擊地表時可能會受到污染。

直接從小行星上取得樣本,可以窺見45億年前太陽系形成後留下的原始岩石。每個小行星都有自己的歷史,記載著它是如何隨著時間的推進而形成和演化。Bennu特別引誘人,因為它可能含有存在於有機化合物中的物質,而這些有機化合物在整個太陽系中,包括地球上的生物中都能找到。

當初羅瑞塔和他的同事們選擇Bennu作為目標時,他們以為這顆500米寬的小行星會相對平坦並且易於著陸。但是在OSIRIS-Rex太空船到達並於2018年開始繞行Bennu之後,太空船仔細進行觀察發現Bennug上面有一棵巨大而危險的岩石。

因此,任務工程師開發了一種自動系統,將太空船引導到地面。它會在太空船下降時拍攝影像,並將其與先前拍攝的相同區域的圖像進行比較。然後,OSIRIS-REx可以跟蹤並判斷預選的路徑是否安全。 如果不是這樣,它可以自行放棄降落並飛離小行星,再尋找第二次降落的機會與地點。

取樣地點是一個名為夜鶯的16米寬隕石坑,這個隕石坑可為登陸提供比較平坦的表面,並且地面上有小石子和細沙。但末日山大岩石就在旁邊,大約有兩層樓的高度。

OSIRIS-REx將伸出3.3米長的機械手臂,朝向夜鶯行進。行動時間是美國東部時間10月20日下午6:12,當它接觸到小行星地面時便執行取樣行動。OSIRIS-REx釋放出一股氮氣吹向地表,使小行星地上的小顆粒碎砂石揚起,採樣的吸塵設備會將揚起的碎砂石粒子攔住並儲存起來。如下圖所示,藍色線條表示氮氣吹出的途徑,圓點表示吹起的細沙石,細沙石會落入兩側的收集槽。

整個過程將持續10到15秒,動作不是著陸,而是懸在地表上方,然後伸出機械臂接觸地面進行取樣。當動作完後成,太空船會退回到安全距離,然後科學家將評估收集了多少樣本。NASA希望至少有60克的岩石和塵土,但若接近足夠的話就會結束採樣動作。如果有取得58克,也會結束行動啟動返航。

如果太空船收集的樣本重量不足40克,那麼科學家就將它移到另一個稱為魚鷹的地點,以採取更多樣本。任務科學家說,不能再度在原處採樣,因為噴出的氮氣可能會把小塊岩石推向不確定位置,從而造成危險。在魚鷹地點的採樣可能在一月份進行;但無論如何,該太空船定於三月離開小行星,並將那珍貴的樣本於2023年帶回地球。

Bennu小行星曾經歷了很多事情。它形成於大約1億年至10億年前,當時它是在太陽系小行星帶的宇宙碰撞中從一個更大的星球母體脫離出來的,但是Bennu保留了其星球母體的原始物質。OSIRIS-REx在繞小行星運轉時,發現Bennu上的一些巨石被古老的碳酸鹽礦脈擠裂。碳酸鹽可能是在冰融化時滲入星球本體形成的,並使岩石內部因含水而引起鬆解反應。

日本的JAXA去年也發射了一艘名為Hayabusa 2的太空船前去一顆較大的小行星Ryugu進行採樣,並且已經完成採樣,目前正在返回地球途中。Ryugu表面的含水物質更少,研究人員計劃將Bennu的樣本與從Ryugu取回的樣本進行比較。經由比較樣本,研究人員將能夠更好地了解小行星上常見的滲水過程和其上的有機物質。

科學家也許可藉由研究Bennu的地質樣本,尋找有關如何保護地球免於受到小行星撞擊的線索。 Bennu繞行的軌道離地球很近,對地球具有危險性,但在22世紀的未來撞上地球的可能性很小。根據研究顯示,小行星像是一塊鬆散的碎石體。通過仔細檢查Bennu岩石的特性,科學家也許可以找出讓小行星轉向或是讓它碎裂的方法。

(編譯:郭慕法)

(責任編輯:姜啟明)

(文章來源:新三才首發)