来自小行星的卵石即将送达地球，真是太棒了

如果手中握着一块外太空的碎片，会是怎样的感觉？ 一些幸运的科学家很快就会知道答案，因为美国国家航空航天局（NASA）的 “OSIRIS-REx” 探测器（全称：起源、光谱释义、资源识别、安全-风化层探测器）即将结束其为期七年的任务返回地球。探测器将投放一个罐子，里面装着大约一杯取自近地小行星贝努表面的卵石和尘埃。“贝努是早期太阳系的时间胶囊，我们正在将其打开，” 美国国家航空航天局喷气推进实验室的同位素地球化学家艾米·霍夫曼说，她是该任务的合作研究员。“我们将成为第一批看到里面东西的人。一想到这个我就起鸡皮疙瘩。”

霍夫曼是约 200 名将收到 “OSIRIS-REx” 带回货物的科学家之一。9 月 24 日，探测器将释放其样本返回舱，返回舱将高速穿过地球大气层，并在国防部的犹他州测试和训练靶场利用降落伞着陆。如果一切顺利，回收团队将用直升机将其运送到一个便携式洁净室，移除其隔热罩和背壳，然后空运至休斯顿约翰逊航天中心的一个特制设施。那里的科学家将小心翼翼地打开内部容器，并在手套箱内操作以防止所有污染物进入，从而取出一些有史以来到达地球表面的最原始的、未受破坏的小行星碎片。（陨石也很棒，但它们在不受保护的情况下穿过我们的大气层会发生改变。）

这些样本将揭示太阳系最初形成时的状态，包括存在哪些对生物学重要的氨基酸和其他化合物。“‘OSIRIS-REx’ 中的 ‘O’ 实际上代表生命的起源，” 亚利桑那大学的任务首席研究员但丁·S·劳雷塔说。“我们想了解这些富含碳的小行星在将生命前体物质输送到地球的过程中发挥了什么作用。”

“OSIRIS-REx” 于 2016 年发射，并于 2018 年抵达贝努。它在这块太空岩石附近停留了两年，利用其机载摄像机、光谱仪和其他仪器进行了测量。这些扫描揭示了关于贝努的许多信息，包括它更像是一堆松散结合的碎石，而不是一个固体物体，并且它含有含水矿物质。但真正的回报将是样本。“我们可以在地球上使用最先进的技术，” 普渡大学行星科学家、合作研究员米歇尔·汤普森说。“拥有时间，拥有这个庞大的团队，以及进行协调分析、使用多种不同技术观察同一样本的能力——真的没有什么可以替代这一点。样本返回是行星科学的基石。”

2020 年 10 月，该探测器近距离接近小行星，利用其触碰即走采样机构（TAGSAM），即一个机器人手臂，短暂地接触了表面，该手臂喷射出一股氮气，搅动起尘埃和岩石，然后将其注入收集器头部。“它看起来像一个空气过滤器，只不过空气是我们带来的，” 劳雷塔说。在收集过程中拍摄的照片表明，该任务收集了大量物质。甚至有一些额外的样本碎片卡在了 TAGSAM 的外部。

科学家们在地球上打开 TAGSAM 后，其中四分之一的收获物将交给 “OSIRIS-REx” 团队，他们将从约翰逊航天中心将其分发到世界各地的实验室。样本的百分之四将交给加拿大，该国是该任务的贡献者，至少 0.5% 将被送往日本，日本执行了两次 “隼鸟号” 任务，分别于 2010 年和 2020 年带回了世界上首批小行星样本。但返回的物质中有 70% 将保持原封不动，至少目前是这样。“就像阿波罗计划一样，我们希望为未来的科学家保留绝大多数样本，” 亚利桑那大学行星科学家、 “OSIRIS-REx” 样本物理和热分析工作组负责人安德鲁·瑞安说。“我们会有新的问题，未来会有新的工具，我们希望确保我们没有用完所有样本。”

即使是最初的科学发现也应该大大扩展我们对贝努这样的小行星的了解。瑞安的团队将测量材料的导热量、每个颗粒中粒子之间的空间大小，以及将碎片结合在一起的力有多强。将他们的发现与研究人员在探测器绕贝努运行时所做的估计进行比较，将有助于他们更好地通过遥感测量来描述其他小行星——如果我们需要在未来转移一颗撞击地球的岩石，这可能是一项至关重要的能力。

霍夫曼将使用一种称为 Orbitrap 的特殊质谱仪来识别样本中具有不同同位素组成的特定有机分子，并比较它们的含量。例如，测量特定分子中有多少个碳 13 原子（一种罕见的、稳定的碳形式，带有一个额外的中子）取代了碳 12（最常见的碳形式），可以告诉研究人员化合物形成时的温度。“当最初提出 ‘OSIRIS-REx’ 任务时，这些测量甚至是不可能的，” 霍夫曼说。“这是行星科学的法医学。”

汤普森将使用电子显微镜研究贝努随着时间的推移，如何受到来自其他太空岩石的撞击以及来自太阳的高能粒子的风化作用。这些测量结果，加上计划对样本进行的其他实验的发现，旨在全面描绘我们早期太阳系的状态以及它如何演变成今天的样子。“我们将要回答的问题极其多样化，” 她说。“[它们涵盖了] 从理解和描述太阳系的基石到观察物质的物理特性的一切。通过这次任务，我们将彻底革新对这些类型天体的理解。每个人都应该非常兴奋。”