Statek kosmiczny OSIRIS-REx lecący teraz w formacji z asteroidą Bennu, spędzi następne osiemnaście miesięcy, badając ten nieskazitelny kawałek pierwotnego układu słonecznego: mapując jego skład, badając jego ruchy oraz opracowując, dlaczego i podobne podobne obiekty. Ta wstępna ankieta przewiduje Dzień Niepodległości 2020, kiedy statek kosmiczny - wielkości ciężarówki UPS z mobilnością kolibra - naciska swój mechanizm pobierania próbek na Bennu, aby przynieść do domu szczelny pojemnik z asteroidą klasy A dla analizy w laboratoriach na całym świecie.
„Zobaczymy Bennu z punktu świetlnego, a potem z powrotem na Ziemi, aż do jego atomów. To jest niesamowite. Nie ma innego ciała, które byłoby prawdziwe ”- mówi Dante Lauretta, główny śledczy misji, z biura w Lunar and Planetary Laboratory na University of Arizona. Myśli przez chwilę i dodaje: „Może Wild 2.”
Z komety Wild 2 pobrano próbkę z misji NASA Stardust w 2004 roku. Była to pierwsza misja agencji w zakresie pobierania próbek od czasu programu Apollo, choć nie zbliżyła się do zuchwałości tego, co robią Lauretta i jego zespół w Bennu. Gwiezdny pył zebrał cząstki po komecie, z których największa miała około milimetra, i znalazł niezbędne dla życia aminokwasy, zmieniając naukowe rozumienie powstawania komet. Z drugiej strony OSIRIS-REx zabierze do domu do 4, 4 funta asteroidy węglowej. Nie da się przewidzieć, co odkryje jego kamieniołom, ponieważ uważa się, że składniki Bennu są starsze niż sam układ słoneczny, ale badanie tak starożytnego materiału może wypełnić luki w naszych modelach powstawania układu słonecznego i ścieżce, która ostatecznie doprowadziła do życia na Ziemi.
Zdjęcie asteroidy Bennu wykonane przez statek kosmiczny OSIRIS-REx 16 listopada 2018 r. Z odległości 85 mil (136 km). (NASA / Goddard / University of Arizona) Misje pobierania próbek są dokładnie tak, jak brzmią, chwytając jakiś niebiański okaz w jego naturalnym środowisku i przynosząc go do domu do analizy. Chociaż planetolodzy pracowali nad magią przy użyciu lądowników i łazików, ich mechaniczne mechanizmy pośrednie są wciąż frustrująco ograniczone w nauce, którą mogą zrobić. Naukowe ładunki robotów są ograniczone masą i mocą, podczas gdy spektrometry na Ziemi mogą być wielkości budynku. Synchrotron może mieć kilometr średnicy. To są rozmiary Star Trek. Ideą zwrotu próbki jest to, że jeśli nie możemy doprowadzić narzędzi do celu, doprowadzimy cel do narzędzi.
„Byłem w tym budynku w 2008 r., Kiedy lądownik Phoenix znajdował się na powierzchni Marsa, a te pierwsze kulki Marsa nie otrząsnęłyby się z ramienia robota do analizy” - mówi Lauretta. „W końcu to wymyślili. Rozgrzali go, a on zwolnił i skierował się do spektrometru mas, a my drapaliśmy się po głowach i próbowaliśmy to zrozumieć. I pomyślałem sobie: gdybym miał jedno ziarno, które mógłbym wymazać z tej gałki, mógłbym ci powiedzieć sto razy więcej informacji niż to, co właśnie wyjąłeś z tego instrumentu. ”
Nie wszystkie obszary badań planetarnych są posuwane naprzód przez analizę próbek. Geofizyk mający nadzieję na zrozumienie obiektu planetarnego może początkowo nie sięgnąć po łopatę obcego regolitu. NASA ma ustaloną kadencję poszukiwawczą do zrozumienia ciał planetarnych: przelotu, orbitera, lądownika, łazika, misji pobierania próbek, a następnie misji człowieka. Księżyc sprawdził każde pole. Mars 2020, kolejny łazik NASA, którego premiera rozpocznie się w tym samym roku, rozpocznie proces buforowania próbek. Zrzuci Marsa na ziemię, aby przyszły lądownik mógł się zebrać i wystrzelić z powrotem do domu. Następnie wysyłasz astronautów.
„Przez dziesięciolecia w badaniach Marsa rażąco brakowało próbek” - mówi Lindy Elkins-Tanton, dyrektor School of Earth and Space Exploration na Uniwersytecie Stanowym w Arizonie. „Choć jesteśmy tak zaawansowani w zdalnej oprzyrządowaniu, to niesamowite, o ile więcej się uczymy, kiedy mamy to w rękach. Po prostu nie ma substytucji. ”
Choć planetolodzy badają marsjańskie meteoryty w celu wglądu w historię tej planety, meteoryty nie są w stanie odpowiedzieć na pytanie, czy Mars był kiedykolwiek miejscem zamieszkania. Co więcej, naukowcy nie wiedzą dokładnie, gdzie i kiedy próbki powstały przed rozbiciem na Ziemię. Chociaż meteoryty z Marsa odkryte na Ziemi można dokładnie datować, są one uważane za prawdopodobną stronniczą próbkę, młodą w stosunku do powierzchni Marsa.
Elkins-Tanton jest częścią zespołu naukowego Mars 2020 i służy jako główny badacz misji Psyche NASA polegającej na badaniu metalowej asteroidy, uważanej za jądro planetarne, która ma zostać wystrzelona w 2022 roku. Mówi, że od razu naukowcy badaliby Marsa próbki materiałów organicznych i ich skład izotopowy. Takie badanie stosunków izotopowych dałoby mocne wskazanie, czy materiał został stworzony przez życie.
Naukowcy datują również próbkę: „coś, czego nie możemy zrobić z żadną dokładnością w przypadku robotów”, mówi Elkins-Tanton. „Aby uzyskać dokładny wiek ziarna mineralnego lub górnej skały, potrzeba bardzo, bardzo drobnej pracy w laboratoriach izotopowych.” Naukowcy obecnie nie znają bezwzględnych dat dla skał na powierzchni Marsa, a „próbki pomogłyby rozwiązać niektóre z tych długo- kłótnie o to, kiedy Mars był mokry. Jakie były eony, epoki o różnej aktywności chemicznej na powierzchni Marsa?
Statki kosmiczne każdego smaku są z natury ograniczone przez naukowy sprzęt, którym latają. Do czasu przybycia Galileusza do Jowisza w 1995 r. Jego oprzyrządowanie miało dziesięć lat. Chociaż technologia skoczyła w tym dziesięcioleciu do przodu, biedny stary Galileo nie był w stanie wykorzystać żadnej z nich. Z drugiej strony przykładowe misje są zasadniczo przyszłościowe, mówi Ryan Zeigler, kurator próbek Apollo w NASA. W miarę postępu technologii próbki można wyciągać z magazynu i ponownie odwiedzać w celu przeprowadzenia nowej analizy.
„Dorastałem w naukach księżycowych z suchym w kości księżycem”, mówi. „Na Ziemi prawie każda skała ma minerał w środku, w którym jest związana woda. Ale kiedy naukowcy spojrzeli na próbki Apollo, nie widzieli tego. ”Ten brak wody został uwzględniony w modelach powstawania Księżyca, jego ewolucji, a to z kolei sugerowało, z czego kiedyś zrobiona była Ziemia. „A potem dziesięć lat temu mieliśmy lepsze instrumenty i ponownie spojrzeliśmy na szklanki i minerały w próbkach księżycowych i znaleźliśmy wodę w obu.” Modele księżycowe musiały zostać przerobione. „Jeśli na Księżycu występują substancje lotne, to czy hipoteza o gigantycznym uderzeniu jest realna? Tak, ale naukowcy musieli dostosować sposób działania gigantycznego uderzenia, aby utrzymać substancje lotne w pobliżu. To było znaczące. ”
Takie analizy przyniosą korzyści, gdy astronauci wrócą tam. „Wysyłanie czegokolwiek na Księżyc kosztuje dużo pieniędzy, więc każde wykorzystanie zasobów, które możemy zrobić na miejscu, jest kluczowe. I możemy użyć składu księżyca z próbek Apollo, aby zrozumieć, czego możemy użyć. ”Zeigler wyjaśnia, że metale w księżycowym regolicie można wykorzystać do stworzenia siedlisk. Woda może być również wydobywana. „Naukowcy wymyślili pół tuzina różnych sposobów wytwarzania tlenu z gleby księżycowej, wykorzystując do tego próbki Apollo na małą skalę. Jeśli mogę wyprodukować duże ilości wody na Księżycu lub wodoru i tlenu - to paliwo rakietowe! To z kolei umożliwia eksplorację przez człowieka innych części Układu Słonecznego. ”
Statek kosmiczny OSIRIS-REx NASA zostaje ujawniony po zdjęciu osłony ochronnej w obiekcie do obsługi niebezpiecznych ładunków w Kennedy Space Center na Florydzie, 21 maja 2016 r. (NASA / Dimitri Gerondidakis) Wszystkie próbki ciał niebieskich są przetwarzane i przechowywane przez Astromaterials Research and Exploration Science Division z NASA Johnson Space Center w Houston. Za każdym razem, gdy pobierana jest nowa próbka, budowane są nowe obiekty dostosowane do jej źródła oraz utrzymujące próbkę izolowaną i nieskażoną. Chociaż OSIRIS-REx nie zwróci próbek Bennu do 2023 r., Johnson wkrótce rozpocznie budowę nowego zestawu laboratoriów dla Bennu, a także części asteroidy Ryugu, z której wkrótce zostanie pobrana próbka statku kosmicznego Japońskiej Agencji Badań Kosmicznych (JAXA) Hayabusa-2.
Centrum NASA przeprowadziło już badania dotyczące przechowywania próbek Marsa; wystarczy tylko zbliżyć misję do linii mety, aby zmobilizować dźwigi i spychacze do nowych magazynów na Ziemi. Podobnie dział astromateriałów obserwuje japońską misję Martian Moons Exploration (MMX), która rozpocznie się w 2024 r. I będzie próbką większego z dwóch księżyców Marsa, Fobos.
Bliżej domu znajduje się CAESAR, finalista programu Nowych Granic NASA, który w 2038 r. Będzie próbował komety 67P / Churyumov-Gerasimenko, jeśli zostanie zatwierdzony do finansowania. „Już patrzymy na to, czego potrzeba, aby wyselekcjonować próbki z komety”, mówi Zeigler. „Na szczęście mamy dużo czasu, ponieważ jest to trudne. Jest zimno, w grę wchodzi gaz, w grę wchodzą substancje lotne. Nie jest to niemożliwe, ale będzie wymagać od nas ponownego zapoznania się z tym, jak to robimy i opracowania protokołów dotyczących tego, jak radzimy sobie z zupełnie nowymi rodzajami próbek. ”
Odzyskanie próbek z powrotem na Ziemię, choć niezwykle trudne, to tylko połowa sukcesu. Prawdziwa nauka zaczyna się, gdy będą bezpieczne i będą w dobrym stanie.
„Jednym z powodów, dla których próbki Apollo są nadal przydatne w nauce, ” mówi Zeigler, „jest to, że spędziliśmy czas i staraliśmy się o nie dbać, aby opowiedzieli nam o Księżycu, a nie Houston”.
David W. Brown jest autorem One Inch From Earth, historii naukowców stojących za misją NASA w Europie. Zostanie opublikowany w przyszłym roku przez Custom House.
