“NASA在贝努Bennu行星样本上探索太阳系的秘密”
Bennu贝努是一颗近地小行星，大约每六年经过地球一次。Bennu就像一个来自46亿年前的时间胶囊，里面保存着早期太阳系未被触及的历史。它包含了地球等行星最初形成时存在的物质。 通过直接从太空中的小行星采集样本，科学家可以研究这些古老物质的纯净、未改变的状态。NASA的OSIRIS-REx任务就是为了从Bennu获取样本而存在，现在天文学家开始分析从Bennu收集到的行星样本，并取得了令人兴奋的发现。 NASA于2016年9月8日启动OSIRIS-REx任务，它有三个关键目标。第一个目标是从贝努表面收集样本，目标是带回60克小行星的物质。第二个目标是更好地了解贝努本身。科学家希望绘制其表面地图，研究其地质状况，评估其成分，并确定其作为未来太空探索资源的潜力。最后的目标是评估其地球撞击危险。 2135年9月25日，Bennu将近距离飞越地球。地球的引力将改变Bennu的路径，使计算其未来轨迹成为一项挑战。这是因为，除了引力之外，小行星还会受到雅科夫斯基效应等非引力的影响。 当阳光照射到旋转的小行星上时，白天一侧会升温。随着小行星的转动，夜晚一侧会冷却并释放热量。这会对小行星施加一个很小的推力，随着时间的推移，小行星的方向会发生变化。 由于不知道雅科夫斯基效应将如何扰乱贝努的轨道，因此我们对2135年贝努接近地球时的位置知之甚少。科学家必须考虑一系列可能的轨迹，具体取决于雅科夫斯基效应对贝努的影响有多大。其中一些轨迹与被称为引力锁孔的空间区域对齐。 如果贝努穿过锁孔，地球引力将以正确的方式弯曲其路径，从而在 22 世纪末对后续轨道造成影响。这种情况实际发生的几率很低，但科学家希望尽可能多地了解。2018年12月，OSIRIS-REx进入小行星轨道
OSIRIS-REx历时两年零四个月，飞越了14 亿英里后，于2018 年12月3日终于抵达目标，进入小行星轨道。到达目的地后，OSIRIS-REx 开始进行一系列广泛的勘测和测绘活动，以研究贝努表面并确定采集样本的最佳位置。 此次任务最令人兴奋和紧张的部分发生在2020年10月20日的样本采集活动。航天器使用了触碰式样本采集装置 (TAGSAM)，该装置短暂接触小行星表面以采集样本。TAGSAM是连接在航天器主体上的机械臂，用于从小行星上采集样本并将其放入地球返回飞行器中。 由于Bennu是一颗直径仅为半公里的小行星，因此机械臂必须在几乎零重力的条件下采集样本。OSIRIS-REx只有一次机会，而且没有犯错的余地。航天器在一个名为Nightingale的地点与Bennu接触，一股氮气被用来搅动和提升表面物质进入样本采集室。在与Bennu短暂的六秒钟接触中，OSIRIS-REx收集了121克样本，是NASA预期的两倍。 OSIRIS-REx于2021年5月10日从Bennu出发。经过近两年半的时间，2023年9月24日，航天器到达地球附近并释放了装有小行星样本的太空舱。太空舱以每秒7.5英里的速度进入地球大气层，并展开降落伞以减缓其下降速度。太空舱安全降落在犹他州测试和训练场，并被NASA人员回收。 几天后，位于休斯顿的NASA约翰逊航天中心的科学家打开了样本返回罐的盖子。他们首先看到的是贝努的样品罐的航空电子设备甲板上有一层黑色粉末和沙粒大小的颗粒。这些灰尘不仅覆盖了罐子的内部，还延伸到了外部，包括放置电子设备的甲板。灰尘通过盖子和罐体之间的微小开口从罐子中逸出。 NASA工作人员分析，OSIRIS-REx在Bennu着陆时，短暂接触产生了冲击波，冲击波扩散至小行星表面，导致某些物质被喷射到太空中。部分物质在OSIRIS-REx离开 Bennu时滞留在其后，并粘附在航天器的外表面上。此外，部分物质通过打开的盖板进入样品罐，与 TAGSAM 收集的物质混合在一起。 在对小行星贝努的样本进行了近一年的研究后，NASA发现了比预期的更令人惊讶的结果。研究表明，Bennu来自一个水资源丰富、地质活动活跃的世界。这个古老的星球可能蕴藏着最终导致地球生命的原始条件。贝努的母世界可能与生命开始之前的早期地球非常相似。 通过分析样本中发现的冰类型和化学痕迹，科学家可以弄清楚贝努母体的形成地点。例如，水冰可以存在于相对靠近太阳的地方，包括小行星带。然而，像冰冻的一氧化碳这样的化合物只能在更远的地方，也就是海王星附近保持稳定。水、氨和其他挥发性化合物冻结的边界被称为“雪线”。 NASA在Bennu的样本中发现了氨等挥发性化学物质（一种非常不稳定的化合物），这表明Bennu并非形成于火星和木星之间的小行星带。相反，它的起源可能距离太阳更远，可能靠近海王星或更远。 另外，贝努的样本富含粘土和矿物质，这些矿物质明显被液态水改变过。其中一些水蒸发了，留下了盐，这表明贝努的母体曾经有一个温暖、充满水的环境。 有证据表明，贝努母体上存在热液系统，其动力可能是冰的融化。这种融化是由温暖的地质核心产生的热量驱动的，而地质核心可能是由放射性元素衰变加热的。根据这些发现，贝努的原始体可能至少有6英里宽，甚至可能更大。 今年 2 月，任务小组又有了另一个有趣的发现——贝努样本中含有磷酸盐。土星卫星土卫二冰壳下的温暖液态海洋中也发现了类似的磷化合物。这再次暗示贝努可能是古老海洋世界的碎片，可能曾经包含一些生命的基本成分。 贝努是如何脱离这个古老世界的呢？一种主流理论认为，大约30亿年前，贝努的母体因一次大规模碰撞而破碎。撞击使碎片散落在太空中，其中一个碎片最终变成了贝努行星，迁移到近地轨道。从外太阳系到地球的漫长旅程可能对将水和有机碳化合物输送到地球等岩石行星至关重要。 如果这一理论成立，贝努的历史可能与地球生命的起源有着深厚的联系，让我们得以一窥这些关键成分是如何在太阳系中运输的。 对贝努样本的分析还可以解决我们星球上最大的谜团之一：水的起源。长期以来，科学家认为彗星——以其富含水的成分而闻名——是地球水的主要来源。 然而，最近的研究表明，彗星水的化学成分与地球海洋中的水不匹配。相反，在潮湿的陨石和富含水的小行星（如贝努）中发现的水更接近。这一新证据表明，地球的水可能来自这些古老的太空岩石，而不是彗星。 但贝努的贡献不仅仅局限于水。它的母体还含有多种有机化合物，包括氨基酸，这是生命的关键组成部分。在这些化合物中，研究人员发现了尿嘧啶和胸腺嘧啶——它们是RNA和DNA的关键成分，而RNA和DNA是生命所必需的分子。 更令人着迷的是，其中一些有机化合物可能早在小行星带到地球之前就已在星际介质中形成。虽然贝努样本不能直接解释生命的起源，但它提供了重要线索，可以帮助科学家将简单的化学反应与导致生命的复杂生物学联系起来。 除了水和生命的起源，贝努还掌握着有关太阳和整个太阳系形成的线索。这颗小行星样本含有前太阳粒子——太阳诞生前就存在的微小粒子。这些古老的粒子让我们得以一窥早期太阳系充满行星形成和最终形成生命所需的基本成分的过程。 其中一些粒子被认为来自衰老的恒星，而另一些可能是超新星爆炸的残余。这一发现支持了这样一种观点，即我们的太阳系因各种类型恒星的残余而丰富，这些恒星的死亡促成了行星和有机物质的形成。 展望未来，OSIRIS-REx正在进入一个激动人心的新篇章。在成功从贝努带回样本后，该航天器被重新命名为OSIRIS-APEX，目前计划于2029年与另一颗近地小行星阿波菲斯Apophis会合，继续对小行星进行研究，并增进我们对这些古老太空旅行者的了解。通过研究贝努和阿波菲斯，科学家希望揭开更多关于太阳系起源和演化的秘密。
