NASA送回地球的小行星樣本可能包含揭示太陽繫起源的線索
理查德-賓澤爾（Richard Binzel）描述了在麻省理工學院的幫助下，OSIRIS-Rex運送的小行星泥土和塵埃如何揭示太陽繫起源的線索。9月24日上午，一個迷你冰箱大小的太空艙從猶他州西部上空落下，裡面裝著一個前所未有的包裹：大約250克從小行星表面採集的泥土和塵埃。隨著糖果色條紋降落傘張開以減緩其自由落體速度，太空艙會墜落到沙地上，比預定時間稍稍提前。
2023年9月24日星期日，美國國防部猶他州測試和訓練場，美國宇航局OSIRIS-REx任務的樣本返回艙在沙漠中著陸後不久。此樣本由美國太空總署的OSIRIS-REx太空船於2020年10月從小行星貝努採集。圖片來源：NASA/Keegan Barber
這是美國國家航空暨太空總署（NASA）首次執行前往小行星並將小行星樣本送回地球的任務。任務於2016年發射，目標是貝努，這是一顆”近地”小行星，被認為是在太陽系最初的1000萬年中形成的。這顆小行星主要由碳和礦物質組成，自形成以來沒有太大的變化。因此，從其表面採集的樣本可以提供寶貴的線索，說明最初形成早期太陽系的礦物和材料的種類。
2023年9月24日星期日，美國國防部猶他州測試和訓練場，美國宇航局OSIRIS-REx任務的樣本返回艙在沙漠中著陸後不久。此樣本由美國太空總署的OSIRIS-REx太空船於2020年10月從小行星貝努採集。圖片來源：NASA/Keegan Barber
OSIRIS-REx歷時兩年多到達貝努，然後花了兩年時間繞行並測量其表面，尋找可以採集樣本的位置。在太空船搭載的一系列儀器中，有一個由麻省理工學院學生設計的實驗–REXIS（Regolith X-ray Imaging Spectrometer）。這個鞋盒大小的儀器是100多名麻省理工學院學生的傑作，他們設計這個儀器的目的是用X射線繪製小行星表面物質的地圖，以幫助確定太空船應該在哪裡取樣。REXIS是麻省理工學院地球、大氣和行星科學系（EAPS）、麻省理工學院航空航天系（AeroAstro）、哈佛學院天文台、麻省理工學院卡弗里天文物理學和太空研究所以及麻省理工學院林肯實驗室的一個聯合計畫。
9 月24 日，OSIRIS-REx 釋放了太空艙，使其穿過地球大氣層，太空船本身踏上了前往小行星阿波菲斯的新航道。太空艙已被運往休士頓的約翰遜太空中心，在那裡將對貝努的塵埃進行化驗，並分發給世界各地的研究人員進行進一步研究。樣本的成功回報對任務成員來說是一個巨大的里程碑，其中包括麻省理工學院的理查德-賓澤爾（Richard Binzel），他是小行星研究領域的頂尖專家，也是EAPS和AeroAstro的終身教授。
作為OSIRIS-REX的共同研究員，Binzel幫助領導了REXIS的開發及其與太空船的整合。《麻省理工新聞》採訪了Binzel，了解他在太空艙著陸和回收後的第一個反應，以及他希望我們能從小行星的塵埃中學到什麼。
Q：首先： 真是一次著陸！作為一個從遠處深入研究小行星的人，看到這顆小行星的樣本被送回地球，你有什麼感覺？
答：我和其他人一樣屏住了呼吸！降落傘的打開讓人深吸一口氣，而軟著陸則是整個團隊喜悅的釋放。你和這些人一起工作了這麼久，你們就像一家人一樣，所以你們會一起感受到一切。就像看著自己的孩子完成平衡木的動作，然後穩穩落地。雖然我不在著陸點，但我們中的很多人都在網上”一起”觀看時間線和所有程序。從我們用望遠鏡發現貝努是一個科學價值豐富且容易接近的採樣目標開始，到任務設計的不斷變化，這二十多年來的旅程是多麼漫長啊。麻省理工學院學生對REXIS 儀器的參與始於2010 年。歷時六年才到達發射台，而現在，我們終於看到任務圓滿完成，將樣本送回地球。
Q：OSIRIS-REX 上的儀器在軌道上對小行星進行了測量。這些太空測量揭示了小行星的哪些情況？現在樣本已經送回地球，你希望科學家還能發現什麼？
答：太空船上的儀器無論技術多先進，都無法達到地球上實驗室的能力。我們搭載在OSIRIS-REX上的儀器告訴我們，貝努富含碳元素，很可能含有一些最早的化學記錄，這些記錄記錄了構成地球甚至生命本身的成分。但是，我們怎麼知道太空船儀器在表面上空飛行時進行的測量所揭示的內容以及我們如何解讀這些數據是完全正確的呢？我們只能透過將實際樣本帶入地球實驗室來確保”地面實況”。對這些樣本進行實驗室分析，確認我們的初步發現，將驗證我們解讀來自望遠鏡和軌道航天器的小行星數據的能力。然後，實驗室分析將帶領我們更深入地了解我們自己的行星係是如何形成的化學、條件和過程。
Q：讓我們向所有幫助將儀器搭載到任務中的學生致敬。展望未來，這個小行星樣本–以及太空船繼續飛行的軌跡–與麻省理工學院的工作有什麼關係？
答：這提醒我們，在麻省理工學院，我們的工作是無限的。麻省理工學院的REXIS 儀器代表了麻省理工學院的座右銘”mens et manus”（”心靈與雙手”），它延伸到了數億英里之外的太空中，使用的是學生們設計和製造的實際硬件，比以前任何其他麻省理工學院的學生項目都飛得更遠。能讓這麼多學生參與其中，學習和體驗太空探索成功所需的艱苦工作、團隊合作和奉獻精神，我感到非常榮幸。