NASA 的小行星样本可能来自失落已久的海洋世界

首次观察到来自小行星贝努的物质,引发了关于这块太空岩石曾经是古代多水原行星一部分的猜测

A top-down view of a circular canister containing grey material

来自 NASA OSIRIS-REx 任务的样本返回舱的顶视图,其中包含从贝努小行星带回地球的原始物质。

科学家们现在正在检查从小行星贝努捕获、装袋和标记的碎片,这是 NASA 的起源、光谱解释、资源识别和安全 - 风化层探测器任务(Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification and Security — Regolith Explorer mission)带回的宇宙宝藏。

这个七年之久的航行在天文学术语中被称为 OSIRIS-REx,通过一个样本返回舱带回了宝贵的样品,该返回舱于 2023 年 9 月 24 日完全停止,降落伞降落到国防部犹他州测试和训练场的偏远地带。这些来自远方的样本被认为包含着 45 亿年前太阳系形成时的残余物。

Space.com 采访了两位顶尖科学家,他们目前正在研究这些暗色小行星粒子所揭示的信息,梳理出这些从贝努输出的物质是如何形成的。以及它们对太阳系内世界(包括地球)起源的启示。


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原始储藏库

场景是在亚利桑那大学的柯伊伯-亚利桑那天体材料分析实验室(Kuiper-Arizona Laboratory for Astromaterials Analysis)。那里的研究人员正在使用仪器深入研究 OSIRIS-REx 收集品所告诉他们的信息,直至原子尺度。

首先,亚利桑那大学的科学家收到了 200 毫克——大约七千分之一盎司——的贝努小行星样本用于分析。

“我们有超过 1000 个大于半毫米的颗粒,28 个大于一厘米的颗粒,最大的颗粒是 3.5 厘米,”亚利桑那大学 OSIRIS-REx 首席研究员但丁·劳雷塔(Dante Lauretta)说。“所以这是一个很棒的收藏,充满了真正的大石头。”

贝努样本含有大量以粘土等矿物形式锁定的水,并且富含碳、氮、硫和磷。OSIRIS-REx 样本代表了地球上此类物质的最大原始储藏库。

“我们将会在很长很长一段时间内忙碌,”劳雷塔告诉 Space.com。“这对我们来说是一个巨大的样本量,”他说,贝努的样本现在也在全球范围内进行研究。

独特而不同

即将公布的发现将在下个月于德克萨斯州伍德兰兹举行的第 55 届月球与行星科学会议上详细介绍。劳雷塔说,已向这次著名的会议提交了 70 多篇科学成果摘要。“从三月份开始,所有这些都将向世界发布。所以团队正在拼命工作,”他说。

一项早期发现是,正在检查的小行星材料看起来“在同位素方面与我们陨石收藏中的任何其他物质都不同,这令人兴奋,”劳雷塔说。“如果我们仅仅依靠陨石,我们将永远无法获得整个领域的物质,”劳雷塔补充道。

大多数陨石在经历了穿越地球大气层的炽热坠落并被回收后,都是小行星的碎片。但是,要查明它们起源于哪块太空岩石并非易事。

磷酸盐壳

劳雷塔说,OSIRIS-REx 样本具有陨石中从未见过的磷酸盐壳。他说,在地球外海洋世界中已经检测到这些高浓度的磷酸盐。

例如,土星的卫星恩克拉多斯含有磷酸盐,这是生命的关键组成部分,含量远高于地球海洋。

“小行星贝努可能是古代海洋世界的一块碎片。这仍然是高度推测性的。但这是我现在解释该物质起源的最佳线索,”劳雷塔说。

连接点

亚利桑那大学月球与行星实验室教授兼该校柯伊伯-亚利桑那天体材料分析实验室科学主任托马斯·泽加(Thomas Zega)表示,解开小行星贝努的历史是一项超现实的任务。

泽加指出,从详细的提案到在实验室对小行星样本进行极端研究,OSIRIS-REx 任务跨越了数十年。

“老实说,几乎每天我都会觉得自己非常幸运能够以此为生,”泽加告诉 Space.com。“我掐了自己一下。这是一种祝福。”

泽加补充说,无论如何定义,OSIRIS-REx 任务都取得了巨大的成功,“现在能够使用地球上一些最先进的分析工具来测量样本,这真是太了不起了。”

泽加指出,像 OSIRIS-REx 这样的任务,除了教科学家们了解贝努的起源外,“它们确实帮助我们连接了我们在地球收藏中拥有的其他陨石之间的点,”他说,“也许还有它们来自火星和木星之间小行星带中的小行星。”

快速查看

泽加是“快速查看”团队的成员,该团队参与了 OSIRIS-REx 样本返回舱在交付到 NASA 位于德克萨斯州休斯顿的约翰逊航天中心后的开启工作。

策展团队专家发现,在返回的航空电子设备甲板上以及触碰即走样本采集机制 (TAGSAM) 的外部(TAGSAM 是 OSIRIS-REx 机器人手臂末端类似空气过滤器的装置,它捕获了大部分贝努碎片)上,覆盖着一层来自贝努采样操作的细粒尘埃。

泽加与贝努的超现实相遇的一个方面是离开德克萨斯州,带着预先安排好的少量小行星样本飞回亚利桑那州。

毕竟,泽加的快递员职责是因为亚利桑那大学是 OSIRIS-REx 从投标到小行星物质弹道进入地球大气层这 20 年工作的基地。

夜幕掩护

“绝对不可能把它放在托运行李里!它被放进了我带上飞机的背包里。这是一小份材料,密封在一个袋子里,袋子本身又密封在一个装满氮气的瓶子里。所以一切都受到了保护,”泽加回忆道。

晚上降落在图森后,泽加做的第一件事就是赶紧将样本放入大学实验室的干燥氮气箱中进行保护和保存。

“然后我就回家吃晚饭睡觉了,”泽加回忆道。

泽加开玩笑说,整个过程都是在夜幕的掩护下进行的。“没有人知道有人刚刚将来自 NASA 首次小行星样本返回任务的第一个样本带到图森,”他说。

敬请期待

上个月,1 月 10 日,NASA 策展人完全打开了装满贝努碎片的 OSIRIS-REx TAGSAM 头。由于几个棘手的紧固件阻碍了对小行星收藏品总货物的亲眼观察,这最后一步来得有些缓慢。

现在即将进行的是在今年晚些时候发布所有贝努样本的目录,让世界各地的科学家和机构能够提交审查航天器贝努样本的请求。

与此同时,劳雷塔和泽加以及同事们正忙着评估贝努样本。

大学师生团队正在利用广泛的功能,从光学和电子显微镜到新近获得的工具。

一台功能强大的 nanoSIMS 仪器已经启动并运行,正在提供对同位素(原子不同变体)的惊人观察,以帮助解释贝努样本中每个特定成分的起源。

“在接下来的几个月里,我们将有很多很酷的事情发生,”劳雷塔说。“所以敬请期待。”

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Leonard David《月球冲刺:新的太空竞赛》(Moon Rush: The New Space Race)(国家地理,2019 年)和《火星:我们在红色星球上的未来》(Mars: Our Future on the Red Planet)(国家地理,2016 年)的作者。他报道太空工业已有五十多年。

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