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OSIRIS-REx:从46亿年前的信里,取回一小把星尘

2023年9月24日清晨,美国犹他州的沙漠上空,一顶降落伞吊着一个烧得发黑的东西缓缓落下。它外形像个略微变形的锅盖,质量约46公斤。现场的人没有马上跑过去,而是先等风吹散可能残留的气体。因为这只“锅”里装的东西来自46亿年前。

把它送回来的是NASA的OSIRIS-REx(奥西里斯-雷克斯,一个名字很长的探测器)。它此行的全部目的,就是从一颗小行星身上取一小撮土,再原封不动地送回地球。

那颗小行星,比你家小区还小

目标叫贝努(Bennu),一颗平均直径约490米的小行星。如果把它搬到地面上,绕它走一圈差不多1.5公里,相当于绕田径场近四圈。它不是一块完整石头,更像由大量岩块松散聚成的碎石堆,内部空隙很大,密度只有普通岩石的一半左右,像个装满碎石的沙袋,从没被压实过。

更麻烦的是它不安分:自转在缓慢加快,探测器还拍到过它往外抛小石块。要在这样一颗会“掉渣”的星体上取土,难度不亚于在高速公路上捡一枚硬币。

取样,只用了六秒钟

2020年10月20日,OSIRIS-REx伸出一根3米多长的机械臂,末端是个圆盘状的收集头。它并没有着陆,只轻轻碰了一下表面,接触时间约6秒,同时喷出一股氮气,把表面的碎屑吹进收集头。

你可以把它想象成用吸尘器在沙发上点一下:不搬沙发,只吸走表面那一层。原计划取到60克就够,结果因为收集头关不严,样品一路漏,科学家反而提前看到了里面的东西。最终清点出的总量是121.6克,正好是目标的两倍。

为什么值得跑这一趟

地球上的岩石都被“改过作业”:板块运动把它们埋进地下、熔掉、再挤出来,风雨又一遍遍冲刷。小行星没有这些过程,它们更像一封46亿年前寄出、始终没有拆封的信。

贝努属于含碳小行星,一般认为由更大的母体碎裂而来,保留了太阳系形成初期的原始物质。有一种看法认为,正是这类天体在早期把水和有机分子带到了地球。注意,这目前只是假说,尚无定论;要检验它,靠望远镜不够,得把样品拿进实验室。

信封拆开以后

样品被送进休斯敦约翰逊航天中心的无尘室。分析结果显示,它富含碳(约5%),含有大量含水黏土矿物(层状含水硅酸盐)和硫化物,磷酸盐含量也比预期高。研究团队还报告检测到了氨基酸和核碱基,而核碱基是DNA和RNA的基本组成单位。

这里要分清两件事:在地外样品里找到生命的原料,和找到生命,两者差得很远。这些分子怎样形成、是否真的参与过地球生命的起源,目前尚无定论。更值得琢磨的是,大部分样品被封存起来,留给几十年后仪器更好的研究者。

顺便,把风险表改一改

贝努被列为“潜在威胁天体”。根据目前的观测,到2300年前它撞上地球的概率约为1/1750,其中最需要留意的一天是2182年9月24日,概率约为1/2700。这些数字会随观测不断修正,可能变大也可能变小,所以它更像一张随时更新的天气预报,不是判决书。

那只锅盖落地之后

回到犹他州那个清晨。那只“锅盖”落地时,里面装的东西还不到一小把。可就是这一小把,让两百多位研究者排队申请。OSIRIS-REx完成任务后也没有关机,它换了名字,叫OSIRIS-APEX,正飞向另一颗小行星“毁神星”,预计2029年到达。

当下一位研究者从样品瓶里取出几粒贝努的碎屑时,他会问出什么我们今天还问不出的问题?

延伸阅读

  • Dante Lauretta《The Asteroid Hunter》(2024):任务首席科学家的亲历记述。
  • NASA OSIRIS-REx任务页(nasa.gov/osiris-rex)与亚利桑那大学asteroidmission.org:样品分析与任务进展的官方更新。
  • NASA官方频道发布的样品返回直播回放与任务纪录短片:能看到返回舱落地那一刻的现场。
文章名称:OSIRIS-REx:从46亿年前的信里,取回一小把星尘
文章链接:https://www.nasaeye.com/science/3156.html

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