即使是美国宇航局的聪明才智,有时也会遇到打开密封容器的困难。约翰逊航天中心的工程师和科学家们终于打开了一个小行星样本容器,在此之前有两个固定螺栓卡住了约3.5个月。
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2023年9月24日,美国宇航局收到了从一颗名为贝努的、距地球约45亿年的近地小行星上收集的大约2.5盎司的岩石和尘埃。这些表岩屑由 OSIRIS-REx 任务在犹他州沙漠中投放。这是美国首次执行从小行星收集样本的任务。航天器从地球出发,飞行了14亿英里到达小行星贝努,然后返回并将小行星尘埃投放。然而,美国宇航局在10月份宣布,一些样本由于被装在一个机械臂内的储存容器(称为“触碰即采”样品采集机制,TAGSAM)中而无法获取。
小行星样本必须在特殊的氮气手套箱中进行分析,以防止样本被污染。根据美国宇航局的数据,有35个螺栓固定着采样器,其中有两个螺栓使用任何预先批准的方法都难以打开,以获取如此珍贵的样本。当铝制头部被拆下时,他们最初设法从 TAGSAM 头部收集了一些黑色的尘埃和碎片,并且可以通过镊子或勺子从罐内获取部分样本,同时固定住 TAGSAM 头部的 mylar 挡板。
为了撬开卡住的螺栓,美国宇航局需要开发新材料和专用工具,以尽量减少珍贵太空岩石样本被损坏或污染的风险。这些新工具包括由特定等级的医用级、非磁性不锈钢定制制造的钻头。这是在容器的原始样本处理手套箱中批准使用的最坚硬的金属。这些技术使团队能够打开卡住的螺栓。
“除了设计方面的挑战,我们还受到只能使用样本处理批准材料的限制,以保护小行星样本的科学价值,这些新工具还需要在手套箱狭小的空间内工作,限制了它们的高度、重量和潜在的摆动范围,”约翰逊航天中心 OSIRIS-REx 样本处理工程师 Nicole Lunning 在一份声明中表示。“样本处理团队展现了令人印象深刻的韧性,并付出了难以置信的努力才将这些顽固的螺栓从 TAGSAM 头部拆下,以便我们继续拆解。我们对这次成功感到非常高兴。”
在完成几个额外的拆解步骤后,其余样本将完全可见。图像专家将能够拍摄样本在 TAGSAM 头部内部的超高分辨率照片。拍摄完成后,将取出这部分样本,称重,然后团队将确定任务捕获的小行星物质的总质量。
贝努小行星可以追溯到太阳系发展的关键早期1000万年。它的年龄为科学家们提供了了解那个时期面貌的窗口。这块太空岩石呈陀螺状,最宽处约为0.3英里——比帝国大厦的高度略宽。它在地球和火星轨道之间绕太阳运行。
去年秋天对贝努尘埃进行的分析显示,该小行星含有大量以水合粘土矿物形式存在的水。研究团队认为,小行星上的水迹象支持了关于地球上水如何抵达的现有理论。
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OSIRIS-REx 项目首席研究员 Dante Lauretta 在10月份告诉《科学美国人》,像贝努这样的天体很可能导致了地球上所有海洋、湖泊、河流和雨水的形成。大约40亿年前,水很可能是随着太空岩石登陆我们的星球而抵达的。根据 Lauretta 的说法,贝努小行星含有带有纤维结构的含水粘土,这是将水带到地球的关键物质。
贝努样本还含有约4.7%的碳。根据美国宇航局戈达德太空飞行中心 OSIRIS-REx 样本分析负责人 Daniel Glavin 的说法,该样本的碳含量是卡内基科学研究所团队在对地外样本测量中测得的最高值。Glavin 告诉《科学美国人》,当团队打开样本时,“团队中有科学家惊呼‘哇,我的天!’。当科学家说出‘哇’的时候,那就意味着这是一件大事。”
今年春天,样本处理团队计划发布一份 OSIRIS-REx 样本目录供全球科学界研究。OSIRIS-REx 已更名为OSIRIS-APEX,目前正前往研究一颗名为阿波菲斯(Apophis)的潜在小行星。预计将在2029年某个时候与该小行星会合。