Nyt lentäessään muodostumassa asteroidin Bennu kanssa, OSIRIS-REx-avaruusalus viettää seuraavan kahdeksantoista kuukauden tutkimalla tätä alkuperäisen aurinkojärjestelmän koskematonta kappaletta: kartoittamalla sen koostumusta, tutkimalla sen liikkeitä ja selvittämällä vastaavien sellaisten esineiden valot ja miksi. Tämä ensimmäinen tutkimus on odotettavissa itsenäisyyspäivää 2020, jolloin avaruusalus - kooltaan kolibrin liikkuvan UPS-kuorma-auton kokoinen - painaa näytteenottomekanismiaan Bennua vastaan tuodakseen sinetöidyn kanisterin premium-luokan A-asteroidia varten analyysit laboratorioissa ympäri maailmaa.
”Olemme nähneet Bennua valopisteestä ja kerran takaisin maan päälle sen muodostaviin atomiin asti. Se on aika uskomatonta. Mikään muu elin ei ole totta, ”sanoo operaation päätutkija Dante Lauretta toimistolta Arizonan yliopiston kuun- ja planeettalaboratoriossa. Hän ajattelee hetkeksi ja lisää: ”Ehkä villi 2.”
NASA: n Stardust-operaatio otti näytteen Wild 2 -komeetasta vuonna 2004. Se oli viraston ensimmäinen näytteen palauttamisoperaatio Apollo-ohjelman jälkeen, vaikka se ei lähestynytkaan sitä, kuinka Lauretta ja hänen tiiminsä tekevät Bennuun pelottavia. Stardust keräsi komeetan seurauksena hiukkasia, joista suurin oli noin millimetri, ja löysi elämälle välttämättömät aminohapot, mikä muutti komeetan muodostumisen tieteellistä käsitystä. OSIRIS-REx puolestaan vie kotiin jopa 4, 4 kiloa hiilipitoista asteroidia. On mahdotonta ennustaa, mitä sen louhos paljastaa, koska Bennu-ainesosien uskotaan olevan vanhempia kuin aurinkokunta itse, mutta tällaisen muinaisen materiaalin tutkiminen todennäköisesti täyttää aukot aurinkokunnan muodostumismalleissamme ja tiellä, joka lopulta johti elämään maan päällä.
Kuva asteroidista Bennu, jonka on ottanut OSIRIS-REx-avaruusalus 16. marraskuuta 2018, 85 mailin (136 km) etäisyydeltä. (NASA / Goddard / Arizonan yliopisto) Näytteen paluumatkat ovat juuri miltä kuulostavat, tarttumalla taivaankappaleeseen sen luonnollisessa elinympäristössä ja tuomalla kotiin analysoitavaksi. Vaikka planeettatutkijat ovat työskennelleet noituutta laskujen ja roverien kanssa, niiden mekaaniset valtakirjat ovat silti turhauttavasti rajallisia tieteessä, jota he voivat tehdä. Robottien tieteellisiä hyötykuormia rajoittaa massa ja teho, kun taas maapallon spektrometrit voivat olla rakennuksen kokoisia. Synkrotroni saattaa olla kilometrin poikki. Ne ovat Star Trek -kokoja. Näytteen palautuksen ideana on, että jos emme voi viedä työkaluja kohteeseen, tuomme kohteen työkaluille.
"Olin tässä rakennuksessa vuonna 2008, kun Phoenix-laskulaite oli Marsin pinnalla, ja ne ensimmäiset Marsin kauhat eivät rapistu robottivarresta analyysiä varten", Lauretta sanoo. ”He lopulta tajusivat sen. He lämmittivät sitä, ja se vapautti ja matkalla massaspektrometriin. Me raapisimme päätämme ja yritimme ymmärtää sitä. Ja ajattelin itselleni: Jos minulla olisi yksi jyvä, jonka voisin puhdistaa siitä kauhasta, voisin kertoa sinulle sata kertaa enemmän tietoa kuin mitä juuri sait instrumentista. "
Kaikkia planeettatutkimuksen alueita ei edistetä näyteanalyysillä. Geofysiikko, joka toivoo ymmärtävän planeettakohteen, ei ehkä aluksi tavoita ulkomaalaisen regolithin lappaa. NASA: lla on vakiintunut tutkimuskadenssi planeettakappaleiden ymmärtämiseen: lentomies, kiertäjä, laskeutuja, rover, näytteen palautusoperaatio ja sitten ihmisen tehtävä. Kuu valitsi jokaisen ruudun. NASA: n seuraava rovers, nimeltään vuonna nimeämisvuosi, käynnistävä Mars 2020 aloittaa näytteiden välimuistiprosessin. Se pullottaa Marsin likaa tulevalle laskeuttajalle kerätäkseen ja räjäyttää takaisin kotiin. Sen jälkeen lähetät astronautit.
"Vuosikymmenien ajan näytteet puuttuivat räikeästi Marsin tutkimuksesta", sanoo Lindy Elkins-Tanton, Arizonan osavaltion yliopiston maapallon ja avaruustutkimuksen koulun johtaja. ”Olemme niin edistyneitä kuin etäinstrumentit, ja on hämmästyttävää, kuinka paljon enemmän opimme, kun saamme sen käsiimme. Ei vain ole korvaamista. ”
Vaikka planeetta-tutkijat tutkivat Marsin meteoriitteja saadakseen tietoa planeetan historiasta, meteoriitit eivät voi vastata kysymykseen siitä, oliko Mars koskaan elämän asuinpaikka. Lisäksi tutkijat eivät tiedä tarkkaan, mistä tai milloin näytteet ovat peräisin, ennen kuin ne kaatuivat maan päälle. Vaikka Maapallolta löydetyt Marsista tulevat meteoriitit voidaan päivättää tarkasti, niitä pidetään todennäköisesti puolueellisena näytteenä, nuortena suhteessa Marsin pintaan.
Elkins-Tanton on osa Mars 2020 -ryhmää ja toimii päätutkijana NASA: n psyyke-operaatiossa tutkia metalliesteroidia, jonka ajatellaan olevan planeettaydin, jonka on tarkoitus aloittaa vuonna 2022. Hän sanoo, että heti, tutkijat tutkisivat marsia. orgaanisten materiaalien ja niiden isotooppisten meikkien näytteet. Tällainen isotooppisuhteiden tutkimus antaisi vahvan osoituksen siitä, onko materiaali luotu elämässä.
Tutkijat myös päivämäärät otos, "jotain, jota emme voi tehdä millään tarkkuudella robotit", Elkins-Tanton sanoo. "Mineraalijyvän tai ylemmän kallion tarkan iän saaminen vaatii super, erittäin hienoa työtä isotooppilaboratorioissa." Tutkijoilta puuttuu tällä hetkellä Marsin pinnalla olevien kivien ehdoton päivämäärä, ja "näytteet auttaisivat ratkaisemaan joitain näistä pitkä- seisovat väitteet siitä, milloin Mars oli märkä. Mitkä olivat eri eoneet, eri kemiallisen aktiivisuuden aikakaudet Marsin pinnalla? ”
Jokaisen maun avaruusaluksia rajoittaa luonnostaan niiden lentämä tieteellinen laitteisto. Kun Galileo saapui Jupiteriin vuonna 1995, sen instrumentit olivat kymmenen vuotta vanhoja. Vaikka tekniikka eteni eteenpäin kyseisen vuosikymmenen aikana, huono vanha Galileo ei voinut hyödyntää sitä. Näytetehtävät puolestaan ovat lähinnä tulevaisuudenkestäviä, sanoo NASA: n Apollon näyttelijä kuraattori Ryan Zeigler. Teknologian kehittyessä näytteet voidaan ottaa varastosta ja tarkistaa uutta analyysiä varten.
"Kasvoin kuun tiedessä luukuivassa kuussa", hän sanoo. ”Maapallolla melkein jokaisessa kalliossa on mineraali, jonka sisälle on sidottu vesi. Mutta kun tutkijat katsoivat Apollon näytteitä, he eivät nähneet sitä. ”Tämä veden puute korjattiin malleiksi siitä, kuinka kuu muodostui, miten se kehittyi, ja puolestaan ehdotti, mistä maapallo oli tehty. ”Ja sitten kymmenen vuotta sitten meillä oli parempia instrumentteja ja katsottiin uudelleen kuunäytteiden laseja ja mineraaleja ja löysimme vettä molemmista.” Kuun mallit piti tehdä uudelleen. ”Jos kuussa on haihtuvia osia, onko jättiläinen vaikutushypoteesi toteutettavissa? Kyllä, mutta tutkijoiden piti muuttaa tapaa, jolla jättiläinen vaikutus vaikutti hiukkasten pysymiseen. Se oli merkittävää. ”
Tällaiset analyysit maksavat osinkoja, kun astronautit palaavat sinne. ”Kaikkien kuulle lähettäminen maksaa paljon rahaa, joten resurssien hyödyntäminen paikan päällä on avainasemassa. Ja voimme käyttää Apollon näytteiden kuun koostumusta ymmärtääksemme, mitä voimme käyttää. ”Zeigler selittää, että kuun regolithissa olevia metalleja voidaan käyttää luontotyyppien luomiseen. Vettä voidaan myös uuttaa. ”Tutkijat ovat keksineet puoli tusinaa erilaista tapaa valmistaa happea kuun maaperästä käyttämällä Apollon näytteitä pienessä mittakaavassa harjoittelua varten. Jos voin tuottaa suuria määriä vettä kuuhun tai vetyä ja happea, se on rakettipolttoainetta! Joka puolestaan mahdollistaa ihmisen etsimisen aurinkojärjestelmän muista osista. ”
NASA: n OSIRIS-REx-avaruusalus paljastetaan sen jälkeen, kun sen suojapeite on poistettu Floridan Kennedyn avaruuskeskuksen hyötykuorman vaarallisesta huoltotilasta 21. toukokuuta 2016 (NASA / Dimitri Gerondidakis) Kaikkia taivaankappaleiden näytteitä käsittelee ja varastoi NASA: n Houstonissa sijaitsevan Johnson Space Centerin Astromaterials Research and Exploration Science -osasto. Joka kerta kun uusi näyte kerätään, rakennetaan uudet tilat lähteelle sopivaksi ja näyte pidetään eristettynä ja poistumattomana. Vaikka OSIRIS-REx ei palauta Bennu-näytteitään vuoteen 2023 saakka, Johnson aloittaa pian rakentamisen uudelle laboratoriosarjasta Bennan taloon pitämiseen ja myös osaan asteroidi Ryugua, jonka piakkoin näytteitä Japanin ilmailualan tutkimuskeskuksen (JAXA) avaruusalus. Hayabusa-2.
NASA-keskus on jo suorittanut tutkimuksia Mars-näytteiden säilyttämiseksi; on vain tehtävä saada tämä tehtävä riittävän lähelle maalivirtaa nostureiden ja puskutraktorien mobilisoimiseksi maan uusiin varastoihin. Samoin astromateriaalidivisioona seuraa silmällä Japanin operaatiota Marsian Moons Exploration (MMX), joka käynnistyy vuonna 2024 ja ottaa näytteen suurimmasta Marsin kahdesta kuusta, Phobosista.
Lähempänä kotia on NASA: n New Frontiers -ohjelman finalisti CAESAR, joka näyttelee komeetta 67P / Churyumov-Gerasimenko vuonna 2038, jos se hyväksytään rahoitukseksi. "Tarkastelemme jo sitä, mitä komeetalta otettavien näytteiden kuratointiin tarvitaan", Zeigler sanoo. ”Onneksi meillä on paljon aikaa, koska se on haastava. On kylmää, mukana on kaasua, mukana on haihtuvia aineita. Se ei ole mahdotonta, mutta se vaatii meitä uutta, kuinka teemme tämän ja keksimään protokollia, kuinka käsittelemme täysin uudenlaisia näytteitä. "
Näytteiden saaminen takaisin maan päälle, vaikka se onkin erityisen haastavaa, on vain puoli taistelua. Todellinen tiede alkaa heti, kun ne ovat turvallisia ja vakaita varastossa.
"Yksi syy siihen, että Apollo-näytteet ovat edelleen hyödyllisiä tiedelle", Zeigler sanoo, "johtuu siitä, että olemme viettäneet aikaa ja vaivaa huolehtiaksemme heistä hyvällä tavalla, jotta he kertovat meille kuusta eikä Houstonista."
David W. Brown on kirjoittanut One Inch From Earth -jutun, tarinan NASA: n Europa-operaation taustalla olevista tutkijoista. Custom House julkaisee sen ensi vuonna.
