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在宇宙中飛行 64 億千米后取回的樣本，在地球上卡住了。
圖片來源：NASA
9 月 24 日一早，在眾多行星科學(xué)家的翹首以盼中，一個(gè)碟形物體高速穿過大氣層，在降落傘的幫助下，平穩(wěn)地落在美國猶他州測試訓(xùn)練場里。這是在太空中航行 7 年，一路從小行星貝努（Bennu）采集樣本后返回的樣本返回艙，其中承載著科學(xué)家理解早期太陽系的希望——未受地球環(huán)境污染的外星巖石樣本。
遠(yuǎn)赴小行星貝努采樣回到地球的樣本返回艙。圖片來源：NASA/Keegan Barber
為了保證這份樣本維持著原本的狀態(tài)，對于如何運(yùn)輸樣本艙、開啟樣本艙、取出盛裝樣本的密封裝置、提取樣本等一系列操作，美國航空航天局（NASA）早有規(guī)劃，甚至提前數(shù)月演練了一番。
一切看上去都萬無一失。
直到一個(gè)月過去了，在萬眾期待著 NASA 已經(jīng)取出樣品、分送到各地實(shí)驗(yàn)室開始分析，甚至可能正準(zhǔn)備為人類帶來一些突破認(rèn)知的新發(fā)現(xiàn)時(shí)，故事出現(xiàn)了一個(gè)戲劇性的轉(zhuǎn)折——研究團(tuán)隊(duì)至今仍打不開封存著大量樣本的密閉裝置。
熬過最艱難的太空航行后，在地球上取出樣本似乎是一個(gè)小問題。就像“把大象放進(jìn)冰箱”一樣，打開容器、取出樣本、分發(fā)研究，如此簡單。
即使密閉裝置卡住了，研究人員總能找到合適的工具開啟它，畢竟只有幾塊零件出現(xiàn)故障。然而，取外星樣本最大的困難在于“巧婦難為無米之炊”，縱使 NASA 有十八般拆裝工具，無法靠近樣本罐，當(dāng)然也無甚用處。
遠(yuǎn)赴太空
之所以會出現(xiàn)如此窘境，還是源自對外星巖石樣本純凈度的追求。此前科學(xué)家若想探究地外行星的組成，只能分析太空來客——隕石。但隕石在穿越地球大氣層時(shí)，會因高速摩擦經(jīng)受超高溫度的燒蝕，從而改變自身成分。
為了探究太陽系誕生之初的狀況，比如其中存在哪些化學(xué)成分，我們需要保留原始狀態(tài)的行星巖石樣本。由此，便有了 NASA 于 2016 年發(fā)射的奧西里斯王號小行星探測器（OSIRIS-REx），類似地，還有采集回第一批小行星樣本的日本“隼鳥”任務(wù)等。
OSIRIS-REx 在 2018 年抵達(dá)貝努后，在其周圍繞轉(zhuǎn)觀測了兩年，而后在 2020 年，才快速地接觸到貝努表面，采集了樣本。執(zhí)行采樣任務(wù)的是探測器底部的接觸即走采樣裝置（Touch-and-Go Sample Acquisition Mechanism，TAGSAM），它由一條可自由伸縮的機(jī)械臂和頭部的漏斗狀收集器組成。
OSIRIS-REx 在距離貝努約24 千米處拍攝的圖像。圖片來源：NASA/Goddard/University of Arizona
在 OSIRIS-REx 靠近貝努的短暫瞬間，TAGSAM 會噴出氮?dú)鈹噭迂惻乇淼膸r石和塵埃，將它們掃入收集器中。由于貝努并不是一整塊星際巖石，而是由一團(tuán)松散捆扎在一起的石子組成，這種方式讓 TAGSAM 收集到了大量樣本，甚至有多出的樣本卡在了采集器的外側(cè)。
在完成采樣后，TAGSAM 會將頭部的采集器放入探測器底部的樣本返回艙。通過晃動確認(rèn)采集器被安全鎖定后，樣本返回艙就會被密封，直到上個(gè)月抵達(dá)地球。
按照計(jì)劃，NASA 在收到樣本返回艙后，會將它送入附近的便攜潔凈室，拆除樣本返回艙的隔熱罩和外殼，露出其中的采集器。而后它會在 24 小時(shí)內(nèi)被送往美國休斯敦約翰遜空間中心專門準(zhǔn)備的潔凈室，并在那里把采集器轉(zhuǎn)移到手套箱中。
意外橫生
為了避免采集器被拆開時(shí)暴露在地球大氣中，一經(jīng)送入目標(biāo)物體，手套箱將被嚴(yán)格密封，其內(nèi)部會持續(xù)通入流動的惰性氣體——氮?dú)猓源_保樣品可以安全地保存在穩(wěn)定且富含氮的環(huán)境中。
當(dāng)然，NASA 早已規(guī)劃好一切拆解采集器所需的工具，并將它們提前放入手套箱中，這樣科學(xué)家就可以在外部用手套操作。
而問題就出現(xiàn)在了 TAGSAM 頭部的采集器上。據(jù) NASA 的一篇文章報(bào)道，采集器有 35 個(gè)緊固件，但其中有兩個(gè)出現(xiàn)了故障，無法使用目前批準(zhǔn)用在手套箱中的工具拆卸。而顯然，所有其他的工具均無法送入手套箱中。
研究人員正在隔著手套箱拆卸采集器。圖片來源：NASA/James Blair
研究團(tuán)隊(duì)正在努力開發(fā)打開采集器的新方法，他們使用的工具必須滿足能安裝在手套箱中、不會損害樣本、符合潔凈室標(biāo)準(zhǔn)這些條件，因此需要極其謹(jǐn)慎。
一無所獲？
雖然遭遇了意想不到的阻礙，但研究團(tuán)隊(duì)并非一無所獲。事實(shí)上，他們原本只計(jì)劃從采集器的外部和內(nèi)部一共提取 60 克樣本，但目前已成功提取到約 70.5 克的塵土。這其中不只有外部附帶的許多樣本，內(nèi)部的樣本也可以通過勺子從采集器頂蓋聚酯薄膜的縫隙中挖取一部分。
遺憾的是，內(nèi)部大量的樣本仍是可望而不可及。
根據(jù) NASA 的計(jì)劃，他們在成功提取約四分之一的樣本后，會將這些樣本從約翰遜空間中心分發(fā)到全球各地的實(shí)驗(yàn)室。其中 4% 的樣本會交給加拿大，至少 0.5% 的樣本會被送往日本。而剩下的 70% 則將被封存，留給未來的科學(xué)家進(jìn)行研究。技術(shù)一定會隨著時(shí)間不斷進(jìn)步，屆時(shí)研究人員定能更好地利用這些樣本。
一旦科學(xué)家拿到這些樣本，毫無疑問，任何基礎(chǔ)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)都會為我們帶來新知。畢竟，這是人類第一次獲取大量的、保持原始狀態(tài)的小行星樣本。從巖石顆粒的分子特性，到元素組成，再到其表面受粒子侵蝕的痕跡，都能向我們揭示此前從未接觸過的太陽系演化的線索。
當(dāng)然，所有期待的前提是，NASA 可以“借來”一把扳手。
參考文獻(xiàn)
[1] https://www.livescience.com/space/asteroids/nasa-is-locked-out-of-its-osiris-rex-asteroid-sample-because-of-2-faulty-fasteners
[2] https://blogs.nasa.gov/osiris-rex/2023/10/20/nasas-osiris-rex-achieves-sample-mass-milestone/
[3] https://www.iflscience.com/nasa-brings-back-actual-sample-of-asteroid-but-cant-open-the-lid-71285
[4] https://mp.weixin.qq.com/s/xc9FA7BgbahZyl3wXAoVSQ
策劃制作
來源丨環(huán)球科學(xué)
責(zé)編丨鐘艷平
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