宇宙时空 造访小行星探究太阳系之谜

造访小行星探究太阳系之谜

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OSIRIS-Rex太空船进行一次令人屏息以待的行动,从小行星Bennu上挖出岩石样本并将它送回地球。

【新三才首发】美国国家航太总署(NASA)将进行有史以来第一次的小行星地面接触。10月20日,NASA所发射的OSIRIS-Rex太空船造访了一颗被命名为Bennu,距离地球约3.34亿公里,形似钻石的深色小行星。并接触其表面几秒钟的时间,利用一项采样装置在其地表吹起一些灰尘和小石子并加以收集。然后太空船将把这些富含碳的沙砾带回地球,科学家们可以借此寻找太阳系起源的线索。

要抵达Bennu表面是一个艰钜的任务。太空船将必须驶过一个绰号为“末日之山”的高耸巨石,然后进入只有几个停车位大小的采样区。主导这项任务的亚利桑那大学研究员暨行星科学家丹特·罗瑞塔家说,第一次尝试也许可能不会成功。但他说,如果这项尝试能够成功,会是在今年全球所有发生的纷杂错乱事件中一件让我们感到自豪的成就。

耗资8亿美元的OSIRIS-Rex号是在2016年发射升空,是NASA的首次小行星采样任务。先前日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)也进行过两次类似任务,也是从小行星表面挖采灰尘。其中一艘在去年从小行星上采集到样本,目前正在返回地球途中。在JAXA进行这种探测之前,科学家们主要是通过研究掉落到地球上的陨石来了解小行星的物质内涵,但这些陨石在穿越地球大气层并撞击地表时可能会受到污染。

直接从小行星上取得样本,可以窥见45亿年前太阳系形成后留下的原始岩石。每个小行星都有自己的历史,记载着它是如何随着时间的推进而形成和演化。Bennu特别引诱人,因为它可能含有存在于有机化合物中的物质,而这些有机化合物在整个太阳系中,包括地球上的生物中都能找到。

当初罗瑞塔和他的同事们选择Bennu作为目标时,他们以为这颗500米宽的小行星会相对平坦并且易于着陆。但是在OSIRIS-Rex太空船到达并于2018年开始绕行Bennu之后,太空船仔细进行观察发现Bennug上面有一棵巨大而危险的岩石。

因此,任务工程师开发了一种自动系统,将太空船引导到地面。它会在太空船下降时拍摄影像,并将其与先前拍摄的相同区域的图像进行比较。然后,OSIRIS-REx可以跟踪并判断预选的路径是否安全。 如果不是这样,它可以自行放弃降落并飞离小行星,再寻找第二次降落的机会与地点。

取样地点是一个名为夜莺的16米宽陨石坑,这个陨石坑可为登陆提供比较平坦的表面,并且地面上有小石子和细沙。但末日山大岩石就在旁边,大约有两层楼的高度。

OSIRIS-REx将伸出3.3米长的机械手臂,朝向夜莺行进。行动时间是美国东部时间10月20日下午6:12,当它接触到小行星地面时便执行取样行动。OSIRIS-REx释放出一股氮气吹向地表,使小行星地上的小颗粒碎砂石扬起,采样的吸尘设备会将扬起的碎砂石粒子拦住并储存起来。如下图所示,蓝色线条表示氮气吹出的途径,圆点表示吹起的细沙石,细沙石会落入两侧的收集槽。

整个过程将持续10到15秒,动作不是着陆,而是悬在地表上方,然后伸出机械臂接触地面进行取样。当动作完后成,太空船会退回到安全距离,然后科学家将评估收集了多少样本。NASA希望至少有60克的岩石和尘土,但若接近足够的话就会结束采样动作。如果有取得58克,也会结束行动启动返航。

如果太空船收集的样本重量不足40克,那么科学家就将它移到另一个称为鱼鹰的地点,以采取更多样本。任务科学家说,不能再度在原处采样,因为喷出的氮气可能会把小块岩石推向不确定位置,从而造成危险。在鱼鹰地点的采样可能在一月份进行;但无论如何,该太空船定于三月离开小行星,并将那珍贵的样本于2023年带回地球。

Bennu小行星曾经历了很多事情。它形成于大约1亿年至10亿年前,当时它是在太阳系小行星带的宇宙碰撞中从一个更大的星球母体脱离出来的,但是Bennu保留了其星球母体的原始物质。OSIRIS-REx在绕小行星运转时,发现Bennu上的一些巨石被古老的碳酸盐矿脉挤裂。碳酸盐可能是在冰融化时渗入星球本体形成的,并使岩石内部因含水而引起松解反应。

日本的JAXA去年也发射了一艘名为Hayabusa 2的太空船前去一颗较大的小行星Ryugu进行采样,并且已经完成采样,目前正在返回地球途中。Ryugu表面的含水物质更少,研究人员计划将Bennu的样本与从Ryugu取回的样本进行比较。经由比较样本,研究人员将能够更好地了解小行星上常见的渗水过程和其上的有机物质。

科学家也许可借由研究Bennu的地质样本,寻找有关如何保护地球免于受到小行星撞击的线索。 Bennu绕行的轨道离地球很近,对地球具有危险性,但在22世纪的未来撞上地球的可能性很小。根据研究显示,小行星像是一块松散的碎石体。通过仔细检查Bennu岩石的特性,科学家也许可以找出让小行星转向或是让它碎裂的方法。

(编译:郭慕法)

(责任编辑:姜启明)

(文章来源:新三才首发)