太空样本运输的悠久历史和光明前景

（神秘的地球uux.cn）据美国宇航局（Angel Kumari and Lonnie Shekhtman）：9月24日，当美国宇航局的OSIRIS-REx飞船将一个载有小行星贝努鸟物质的太空舱释放到犹他州沙漠时，它将成为一系列从太空收集样本并将其运送到地球的任务中的最新一项。从太空收集材料是一项具有挑战性的壮举，需要敬业的科学家和工程师团队、创新的技术和耐心。但是这些样本所带来的科学突破使得我们努力去理解我们星球的起源和在这里繁衍的生命是值得的。

从太空中回收样本的实践始于1969年美国宇航局的阿波罗11号任务，这是第一次将宇航员送上月球。随后，更多的样本采集任务开始了，随着时间的推移，这些任务的野心越来越大。这里是由美国国家航空航天局及其合作伙伴组织的将太空碎片带回家的任务的历史和未来的概述。

一张粗糙的黑白图像显示了一个贫瘠的灰色表面，地平线上是黑色的天空。最前面是一个小小的金属结构，比人略高。一个人站在飞船旁边，穿着厚厚的白色西装，戴着带反光面罩的头盔。人和宇宙飞船都沐浴在明亮的光线中。背景中，另一艘宇宙飞船独自站在黑暗的天空中。这张照片拍摄于第二次阿波罗12号舱外活动期间，显示了美国宇航局的两艘飞船在月球表面。背景是阿波罗12号登月舱。前景中是无人审查的勘测者3号宇宙飞船。鸣谢:美国宇航局

美国宇航局宇航员尼尔·阿姆斯特朗的名言“这是一个人的一小步，是人类的一大步”，纪念了人类在地球以外的世界上的第一步。它也开启了科学、工程和探索的新时代。阿波罗宇航员在六次任务中收集并送回了842磅(382公斤)的岩石和灰尘。由于月球岩石比地球岩石保存得更好，它们为我们的星球和太阳系如何形成提供了前所未有的洞察力——一段被侵蚀、气候循环、火山活动和板块构造在地球上基本抹去的历史。在许多其他事情中，阿波罗样品揭示了月球和地球的组成是如此相似，两者很可能是由相同的物质形成的。这一发现使科学家们提出理论，认为月球是由大约45亿年前年轻的地球和火星大小的物体碰撞产生的岩石和金属形成的。

显示的是一幅艺术作品，背景较暗，最前面有明亮的条纹。这些条纹代表太阳风，一股从太阳射出的带电粒子流。右边是条纹的来源，一个代表太阳的亮点。亮点被包裹在微小的亮点中，这些亮点代表了远处的粒子云。艺术家对太阳风的渲染，太阳风是太阳不断释放出的带电粒子流。鸣谢:美国宇航局

2004年，美国国家航空航天局的“创世纪”号宇宙飞船从月球轨道之外送来了第一批样本。该航天器放置在地球和太阳之间的引力稳定点上两年多，收集了从太阳流出的带电粒子，称为太阳风。科学家们想要研究这些粒子，因为它们被认为反映了近46亿年前太阳系刚刚形成时的化学成分。在分析样本后，科学家们惊讶地发现，与地球相比，太阳粒子具有不同版本或同位素的氧和氮。他们曾预计太阳和行星具有相似的同位素特征，因为太阳系中的一切都是由同一团被称为太阳星云的气体和尘埃形成的。造成这种差异的一个原因可能是地球和其他多岩石的内行星是由星云的尘埃形成的，而太阳是由气体和尘埃形成的。

不同大小的亮点从漆黑的背景中冒出来。这些是通过美国宇航局的哈勃太空望远镜看到的星系和恒星。在最前方，最大的亮点是ISON彗星，它看起来模糊不清，像是在向图像下方移动，它正在天空中划过，被一个尘埃光环笼罩着。美国宇航局的哈勃太空望远镜在2013年4月拍摄了这张包裹在尘埃光环中的ISON彗星的照片。鸣谢:NASA/ESA/哈勃遗产团队

2006年，美国宇航局的星尘任务成为第一个收集彗星样本并将其传送到地球的任务。顾名思义,“星尘号”从环绕着“威尔德2号”彗星的被称为“彗发”的尘埃和气体光环中捕获了10，000个尘埃粒子。科学家在分析了Wild 2的一些片段后，有了一些重要的发现。其中之一是首次在彗星中发现甘氨酸。甘氨酸是一种氨基酸，是地球生命的基本组成部分。在彗星尘埃中发现甘氨酸支持了一种理论，即一些生命成分在太空中形成，并由彗星和小行星运送到地球——可能还有其他世界。

这张图片显示了两个自旋顶部形状的小行星:贝努鸟，美国宇航局OSIRIS-REx任务的目标，和Ryugu，JAXA hayabusa 2任务的目标。气泡中的文字围绕着每颗小行星，列出了两者之间的异同。美国宇航局OSIRIS-REx任务的目标小行星贝努鸟与JAXA hayabusa 2任务的目标小行星Ryugu有一些相似之处，但这两个小行星也有不同之处。在OSIRIS-REx于9月24日传回贝努鸟的样本后，科学家们将有机会在他们的实验室中比较和对比这两颗小行星。学分:亚利桑那大学

小行星尘埃——比地球上任何物质都古老，保存得更好——为科学家们提供了一扇了解太阳系诞生的窗口。对小行星样本的第一次研究是由JAXA(日本宇宙航空研究开发机构)实现的，当时它的隼鸟号宇宙飞船于2010年从小行星丝川带回了数千个粒子。隼鸟2号紧随其后，在2020年发现了0.2盎司或5.4克的小行星Ryugu，远远超过了任务要求。丝川和龙谷的样本揭示了“碎石堆”小行星的结构和化学成分，这些小行星由岩石和巨石通过重力松散地结合在一起构成。这些样本还表明，正如预测的那样，一些小行星包含有机分子，这些分子可能是所有已知生命形式的组成部分。很快，科学家们将有机会将丝川和龙谷的样本与小行星贝努鸟的碎片进行比较，这些碎片现在正乘坐OSIRIS-REx航天器飞往地球。通过一项国际协议，美国宇航局和JAXA正在合作分析和比较来自三颗小行星的样本，其中两颗——龙谷和贝努鸟——可能在数十亿年前脱离了同一颗母小行星。

这张黑白动画照片展示了一个布满岩石的锯齿状表面。一个金属臂，被灯光照亮，底部有一个圆形的金属装置，短暂地敲击表面，然后迅速后退。拍摄于2020年10月20日，在OSIRIS-REx任务的接触式样本收集活动中，这两个系列的图像显示了SamCam成像仪在美国宇航局飞船降落在小行星贝努鸟表面之前和之后的视野。鸣谢:美国宇航局/戈达德/亚利桑那大学

OSIRIS-REx从贝努鸟收集了至少2盎司(60克)的灰尘和岩石，正在回家的路上，估计有8.8盎司(250克)，刚好超过一杯。OSIRIS-REx于2020年10月20日从贝努鸟收集了样本。在样本于9月24日到达地球后，几代科学家将在他们的实验室里探测来自贝努鸟的尘埃，以解决几十个关于小行星性质、早期太阳系和生命起源的问题。在贝努鸟期间，OSIRIS-REx航天器检测到有机碳，并有迹象表明构成贝努鸟的物质过去曾与液态水相互作用。当样本到达地球时，科学家们将能够看到贝努鸟完整的化学组成，并拼凑出这颗小行星上水和有机物的历史。

一个褐色的、有麻点的、凹凸不平的球体占据了图像。它身体的上三分之一被黑色阴影笼罩。在图像的角落，漆黑的天空透过。美国宇航局火星勘测轨道飞行器上的高分辨率成像科学实验(HiRISE)相机于2008年3月23日拍摄了这张火星两个卫星中较大的一个——火卫一的照片。这张照片是在大约4200英里(6800公里)外拍摄的。它通过结合来自相机的蓝绿色、红色和近红外通道的数据来呈现彩色。鸣谢:美国宇航局/JPL加州理工学院/亚利桑那大学

JAXA将于2024年发射其MMX(火星卫星探测)任务，在历史上首次近距离研究火星卫星火卫一和戴莫斯。MMX还将从火卫一收集表面样本，这是迄今为止最远的采样地点。JAXA将在2029年把样本送到地球。这项任务包括美国航天局的仪器、技术演示取样系统和美国航天局支持的来自美国机构的参与科学家，将有助于解决有关火星演化及其两个卫星形成的问题。

太空探索的一大目标是确定火星是否曾经支持过微生物生命，或者现在仍然支持。这颗红色星球上的轨道飞行器和漫游者发现了有趣的证据，表明早期火星有液态水和保护性大气，这些条件可能支持我们所知的生命。美国宇航局好奇号火星车腹部的一个便携式实验室甚至在火星土壤中检测到了有机分子，这些分子可能与生命有关，也可能无关。为了解决火星可居住性的问题，科学家们几十年来一直梦想着将火星物质带到地球，用尖端技术进行分析，这些技术太大太复杂，无法发送到太空。

他们的梦想可能很快就会实现，因为美国宇航局和欧洲航天局(ESA)正在设计一项多任务活动，以取回美国宇航局的火星2020毅力漫游者目前正在从Jezero陨石坑的一个古老的河流三角洲收集的样本。这项名为“火星样本返回”的活动是太空飞行中最协调的努力之一，涉及多个航天器、发射和政府机构。一系列航天器中的第一艘将于2027年发射，用于采集毅力号的样本并将其带回地球。