Nå flyr i formasjon med asteroiden Bennu, vil OSIRIS-REx romfartøy bruke de neste halvannet måneder på å kartlegge dette uberørte stykke av det eldste solsystemet: å kartlegge komposisjonen, studere bevegelsene og arbeide ut whys og hvite skog av lignende slike objekter. Denne innledende undersøkelsen er i påvente av uavhengighetsdagen 2020, når romskipet - på størrelse med en UPS-lastebil med bevegelighet av en kolibri - vil presse sin prøveinnsamlingsmekanisme mot Bennu for å hente hjem en forseglet dunk med førsteklasses, a-asteroide for analyser ved laboratorier over hele verden.
“Vi vil ha sett Bennu fra et lyspunkt, og en gang tilbake på jorden, ned til dets bestanddeler atomer. Det er ganske fantastisk. Det er ingen andre organer som det stemmer for, sier Dante Lauretta, oppdragets viktigste etterforsker, fra kontoret sitt på Lunar and Planetary Laboratory ved University of Arizona. Han tenker et øyeblikk, og legger til, "kanskje vill 2."
Kometen Wild 2 ble prøvetatt av NASAs Stardust-oppdrag i 2004. Det var byråets første prøve-returoppdrag siden Apollo-programmet, selv om det ikke nærmet seg frimodigheten til hva Lauretta og teamet hans gjør på Bennu. Stardust samlet partikler i kometens kjølvann, den største av dem var omtrent en millimeter, og fant aminosyrer som var essensielle for livet, noe som endret den vitenskapelige forståelsen av kometær formasjon. OSIRIS-REx derimot vil ta hjem opp til 4, 4 pund av den karbonholdige asteroiden. Det er umulig å forutsi hva steinbruddet vil avsløre, da bestanddeler av Bennu antas å være eldre enn selve solsystemet, men å studere slikt eldgammelt materiale vil sannsynligvis fylle hull i modellene våre for dannelse av solsystem og banen som til slutt ledet til livet på jorden.
Bilde av asteroiden Bennu tatt av OSIRIS-REx romfartøy 16. november 2018, fra en avstand på 136 km. (NASA / Goddard / University of Arizona) Eksempel-returoppdrag er akkurat slik de høres ut, og griper noen himmeleksempler i dets naturlige habitat og bringer det hjem for analyse. Selv om planetforskere har jobbet veiviser med landere og rovere, er de mekaniske fullmaktene deres fortsatt frustrerende begrenset i vitenskapen de kan gjøre. Robotenes vitenskapelige nyttelast er begrenset av masse og kraft, mens spektrometre på jorden kan være på størrelse med en bygning. En synkrotron kan være en kilometer på tvers. Dette er Star Trek-størrelser. Tanken bak prøvenes retur er at hvis vi ikke kan bringe verktøyene til målet, vil vi bringe målet til verktøyene.
"Jeg var i denne bygningen i 2008 da Phoenix lander var på Mars-overflaten, og de første skopene av Mars ville ikke riste seg fri fra robotarmen for analyse, " sier Lauretta. De endelig fant ut av det. De varmet den opp, og den slapp løs og tok veien til massespektrometeret, og vi klødde i hodet og prøvde å få mening av det. Og jeg tenkte med meg selv: Hvis jeg hadde ett korn som jeg kunne vatt fra den øse, kunne jeg fortelle deg hundre ganger mer informasjon enn hva du nettopp har fått av instrumentet. ”
Ikke alle områder av planetarisk studie er avansert ved prøveanalyse. En geofysiker som håper å forstå en planetarisk gjenstand vil kanskje ikke nå etter en spade av fremmed regolit. NASA har en etablert letekadens for å forstå planetariske organer: flyby, orbiter, lander, rover, sample-return-oppdrag og deretter et menneskelig oppdrag. Månen sjekket hver boks. Mars 2020, NASAs neste rover som skal lanseres i navnebroråret, vil starte prøvebufringsprosessen. Det vil flaske Mars-skitt for en fremtidig lander å samle seg og sprenge hjemme. Etter det sender du astronauter.
"I flere tiår manglet det glatt prøver fra studien av Mars, " sier Lindy Elkins-Tanton, direktør for School of Earth and Space Exploration ved Arizona State University. "Så avansert som vi er med fjerninstrumentering, er det utrolig hvor mye mer vi lærer når vi har det i hendene. Det er bare ingen erstatning. ”
Selv om planetforskere studerer Martian-meteoritter for å få innsikt i planetenes historie, kan ikke meteorittene svare på spørsmålet om Mars noen gang var en bolig i livet. Videre vet ikke forskere nøyaktig hvor eller når prøvene stammer fra før de styrtet ned på jorden. Selv om meteoritter fra Mars oppdaget på jorden kan dateres nøyaktig, anses de for å være en sannsynlig partisk prøve, ung i forhold til Marsoverflaten.
Elkins-Tanton er en del av Mars 2020-vitenskapsteamet og fungerer som hovedetterforsker for NASAs Psyche-oppdrag for å studere en metallsteroid, antatt å være en planetarisk kjerne, satt i gang i 2022. Hun sier at forskere med en gang ville studere Martian prøver for organiske materialer og deres isotopiske sminke. Slik undersøkelse av isotopforhold vil gi en sterk indikasjon på om materialet ble skapt av livet.
Forskere vil også datere utvalget, "noe vi ikke kan gjøre med noen nøyaktighet med roboter, " sier Elkins-Tanton. "Det krever supert, superfint arbeid i isotoplaboratorier for å få den eksakte alderen på en mineralskorn eller øvre bergart." Forskere mangler for tiden absolutte datoer for bergarter på overflaten av Mars, og "prøver ville bidra til å løse noen av disse lange- stående argumenter om da Mars var våt. Hva var de forskjellige eonene, epoker av forskjellig kjemisk aktivitet på overflaten på Mars? ”
Romfartøy av enhver smak er iboende begrenset av den vitenskapelige maskinvaren de flyr. Da Galileo ankom Jupiter i 1995, var instrumenteringen ti år gammel. Selv om teknologien hoppet fremover i løpet av dette tiåret, kunne den stakkars gamle Galileo ikke utnytte noe av det. Eksempeloppdrag er derimot i hovedsak fremtidssikre, sier Ryan Zeigler, NASAs Apollo-prøvekurator. Når teknologien utvikler seg, kan prøver hentes fra lagring og besøkes for ny analyse.
"Jeg vokste opp i månevitenskap med en bein-tørr måne, " sier han. ”På jorden har nesten hver bergart et mineral inne med vann bundet inni seg. Men da forskere så på Apollo-prøvene, så de ikke det. ”Denne mangelen på vann ble innarbeidet i modeller for hvordan månen dannet seg, hvordan den utviklet seg, og antydet på sin side hva jorden en gang var laget av. "Og for ti år siden hadde vi bedre instrumenter og så igjen på glassene og mineralene i måneprøvene og fant vann i begge deler." Månemodellene måtte omarbeides. “Hvis det er flyktige stoffer i månen, er den gigantiske påvirkningshypotesen levedyktig? Ja, men forskere måtte finpusse måten kjempepåvirkningen fungerte for å holde flyktige rundt. Det var viktig. ”
Slike analyser vil betale utbytte når astronauter kommer tilbake dit. “Det koster mye penger å sende noe til månen, så all ressursutnyttelse vi kan gjøre på stedet er viktig. Og vi kan bruke månens sammensetning fra Apollo-prøver for å forstå hva vi kan bruke. ”Zeigler forklarer at metaller i månegregolitten kan brukes til å lage leveområder. Vann kan også trekkes ut. “Forskere har funnet ut et halvt dusin forskjellige måter å lage oksygen fra månefjord ved å bruke Apollo-prøvene i liten skala for å øve på. Hvis jeg kan produsere store mengder vann på månen, eller hydrogen og oksygen - det er rakettdrivstoff! Noe som igjen muliggjør menneskelig utforskning av andre deler av solsystemet. ”
NASAs romfartøy OSIRIS-REx blir avslørt etter at dets beskyttelsesdeksel er fjernet inne i nyttelasten for nyttelast ved Kennedy Space Center i Florida, 21. mai 2016. (NASA / Dimitri Gerondidakis) Alle prøver av himmelske gjenstander blir håndtert og lagret av Astromaterials Research and Exploration Science Division i NASAs Johnson Space Center i Houston. Hver gang en ny prøve blir samlet inn, bygges nye fasiliteter som passer til kilden og holder prøven isolert og usolert. Selv om OSIRIS-REx ikke vil returnere Bennu-prøvene før i 2023, vil Johnson snart starte byggingen av nye laboratoriesett for å huse Bennu og også en del av asteroiden Ryugu, som snart vil bli prøvetatt av det japanske romfartsundersøkelsesbyrået (JAXA) romfartøy Hayabusa-2.
NASA-senteret har allerede utført studier for hvordan man kan lagre Mars-prøver; det er bare et spørsmål om å komme det oppdraget i nærheten av målstreken for å mobilisere kraner og bulldozere til de nye lagringsanleggene på jorden. På samme måte holder astromaterialdivisjonen øye med det japanske oppdraget Martian Moons Exploration (MMX), som vil lanseres i 2024 og prøve det største av Mars 'to måner, Phobos.
Nærmere hjemmet er det CAESAR, en finalist for NASAs New Frontiers-program, som ville prøve kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko i 2038 hvis den blir godkjent for finansiering. "Vi ser allerede på hva det vil ta å samle prøver fra en komet, " sier Zeigler. ”Heldigvis har vi mye tid, fordi det er utfordrende. Det er kaldt, det er gass involvert, det er flyktige involverte. Det er ikke umulig, men det kommer til å kreve at vi lærer på nytt hvordan vi gjør dette og kommer med protokoller for hvordan vi håndterer helt nye typer prøver. ”
Å få prøvene tilbake på jorden, selv om det er ekstra utfordrende, er bare halve slaget. Den virkelige vitenskapen begynner når de er trygge og forsvarlige i lagring.
"En grunn til at Apollo-prøvene fremdeles er nyttige for vitenskapen, " sier Zeigler, "er fordi vi har brukt tid og krefter på å ta oss godt av dem, slik at de forteller oss om månen og ikke Houston."
David W. Brown er forfatter av One Inch From Earth, historien om forskerne bak NASAs oppdrag til Europa. Den blir utgitt neste år av Custom House.
