历时7年从小行星取回样本，但NASA打不开样本舱了
图片来源：NASA
撰文 | 不周
审校 | 二七
9月24日一早，在众多行星科学家的翘首以盼中，一个碟形物体高速穿过大气层，在降落伞的帮助下，平稳地落在美国犹他州测试训练场里。这是在太空中航行7年，一路从小行星贝努（Bennu）采集样本后返回的样本返回舱，其中承载着科学家理解早期太阳系的希望——未受地球环境污染的外星岩石样本。
远赴小行星贝努采样回到地球的样本返回舱。
图片来源：NASA/Keegan Barber
为了保证这份样本维持着原本的状态，对于如何运输样本舱、开启样本舱、取出盛装样本的密封装置、提取样本等一系列操作，美国航空航天局（NASA）早有规划，甚至提前数月演练了一番。
一切看上去都万无一失。
直到一个月过去了，在万众期待着NASA已经取出样品、分送到各地实验室开始分析，甚至可能正准备为人类带来一些突破认知的新发现时，故事出现了一个戏剧性的转折——研究团队至今仍打不开封存着大量样本的密闭装置。
熬过最艰难的太空航行后，在地球上取出样本似乎是一个小问题。就像“把大象放进冰箱”一样，打开容器、取出样本、分发研究，如此简单。即使密闭装置卡住了，研究人员总能找到合适的工具开启它，毕竟只有几块零件出现故障。然而，取外星样本最大的困难在于“巧妇难为无米之炊”，纵使NASA有十八般拆装工具，无法靠近样本罐，当然也无甚用处。
远赴太空
之所以会出现如此窘境，还是源自对外星岩石样本纯净度的追求。此前科学家若想探究地外行星的组成，只能分析太空来客——陨石。但陨石在穿越地球大气层时，会因高速摩擦经受超高温度的烧蚀，从而改变自身成分。
为了探究太阳系诞生之初的状况，比如其中存在哪些化学成分，我们需要保留原始状态的行星岩石样本。由此，便有了NASA于2016年发射的奥西里斯王号小行星探测器（OSIRIS-REx），类似地，还有采集回第一批小行星样本的日本“隼鸟”任务等。
OSIRIS-REx在2018年抵达贝努后，在其周围绕转观测了两年，而后在2020年，才快速地接触到贝努表面，采集了样本。执行采样任务的是探测器底部的接触即走采样装置（Touch-and-Go Sample Acquisition Mechanism，TAGSAM），它由一条可自由伸缩的机械臂和头部的漏斗状收集器组成。
OSIRIS-REx 在距离贝努约24 千米处拍摄的图像。
图片来源：NASA/Goddard/University of Arizona
在OSIRIS-REx靠近贝努的短暂瞬间，TAGSAM会喷出氮气搅动贝努地表的岩石和尘埃，将它们扫入收集器中。由于贝努并不是一整块星际岩石，而是由一团松散捆扎在一起的石子组成，这种方式让TAGSAM收集到了大量样本，甚至有多出的样本卡在了采集器的外侧。
在完成采样后，TAGSAM会将头部的采集器放入探测器底部的样本返回舱。通过晃动确认采集器被安全锁定后，样本返回舱就会被密封，直到上个月抵达地球。按照计划，NASA在收到样本返回舱后，会将它送入附近的便携洁净室，拆除样本返回舱的隔热罩和外壳，露出其中的采集器。而后它回在24小时内被送往美国休斯敦约翰逊空间中心专门准备的洁净室，并在那里把采集器转移到手套箱中。
制图：珍 ·克里斯琴森（Jen Christiansen）
意外横生
为了避免采集器被拆开时暴露在地球大气中，一经送入目标物体，手套箱将被严格密封，其内部会持续通入流动的惰性气体——氮气，以确保样品可以安全地保存在稳定且富含氮的环境中。当然，NASA早已规划好一切拆解采集器所需的工具，并将它们提前放入手套箱中，这样科学家就可以在外部用手套操作。
而问题就出现在了TAGSAM头部的采集器上。据NASA的一篇文章报道，采集器有35个紧固件，但其中有两个出现了故障，无法使用目前批准用在手套箱中的工具拆卸。而显然，所有其他的工具均无法送入手套箱中。
研究人员正在隔着手套箱拆卸采集器。
图片来源：NASA/James Blair
研究团队正在努力开发打开采集器的新方法，他们使用的工具必须满足能安装在手套箱中、不会损害样本、符合洁净室标准这些条件，因此需要极其谨慎。
一无所获？
虽然遭遇了意想不到的阻碍，但研究团队并非一无所获。事实上，他们原本只计划从采集器的外部和内部一共提取60克样本，但目前已成功提取到约70.5克的尘土。这其中不只有外部附带的许多样本，内部的样本也可以通过勺子从采集器顶盖聚脂薄膜的缝隙中挖取一部分。
遗憾的是，内部大量的样本仍是可望而不可及。根据NASA的计划，他们在成功提取约四分之一的样本后，会将这些样本从约翰逊空间中心分发到全球各地的实验室。其中4%的样本会交给加拿大，至少0.5%的样本会被送往日本。而剩下的70%则将被封存，留给未来的科学家进行研究。技术一定会随着时间不断进步，届时研究人员定能更好地利用这些样本。
一旦科学家拿到这些样本，毫无疑问，任何基础的科学发现都会为我们带来新知。毕竟，这是人类第一次获取大量的、保持原始状态的小行星样本。从岩石颗粒的分子特性，到元素组成，再到其表面受粒子侵蚀的痕迹，都能向我们揭示此前从未接触过的太阳系演化的线索。
当然，所有期待的前提是，NASA可以“借来”一把扳手。
参考链接：
https://www.livescience.com/space/asteroids/nasa-is-locked-out-of-its-osiris-rex-asteroid-sample-because-of-2-faulty-fasteners
https://blogs.nasa.gov/osiris-rex/2023/10/20/nasas-osiris-rex-achieves-sample-mass-milestone/
https://www.iflscience.com/nasa-brings-back-actual-sample-of-asteroid-but-cant-open-the-lid-71285
https://mp.weixin.qq.com/s/xc9FA7BgbahZyl3wXAoVSQ
本文来自微信公众号“环球科学”。如需转载，请在“环球科学”后台回复“转载”，还可通过公众号菜单、发送邮件到[email protected]与我们取得联系。相关内容禁止用于营销宣传。
《环球科学》10月新刊正在热卖
各电商平台均有销售
微信扫码关注该文公众号作者