抵达地球的小行星样本

2023年9月24日，一份珍贵的小行星样本从天而降。已经离开地球7年的“OSIRIS-REx”航天器飞临地球轨道，从10.2万公里的高度向地面投下了一份含有小行星样本的包裹。这个包裹只用了十多分钟就穿透地球的大气层，最后在降落伞的减速作用下缓慢降落在美国犹他州的沙漠地带，而后迅速被专业人员找到，进行密封保存。这是人类至今为止获得的第三份小行星样本，其中可能包含着太阳系形成以及生命现象产生的秘密。

美国航空航天局（NASA）在2016年9月发射的OSIRIS-REx航天器全名叫作“太阳系起源、光谱解析、资源识别、安全保障、小行星风化层探索者”（Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer），它离开地球已经有7年时间，目的就是执行一项耗资10亿美元的小行星取样计划。这次将小行星样本送回地球，标志着这次太空任务圆满完成。

在2017年到达目标小行星“贝努”（Bennu）之后，OSIRIS-REx又花了两年时间围绕着它进行探测。这是一颗宽500米、富含碳元素的近地小行星——实际上，它对地球来说也具有一定的危险性，平均每6年与地球接近一次，未来它与地球相撞的可能性极低。看上去这颗小行星的表面远不如人们此前想象的光滑，而是一个由石块和沙砾受引力作用聚在一起的物体。

OSIRIS-REx在2020年10月开始在小行星表面采样，但采样过程并不顺利。用来取样的机械臂总是插入石堆中过深，让任务难以完成。最终飞行器取得了总共重250克的石块和沙土，并密封保存，而后又花了将近3年时间返回地球，将这些珍贵的样本送到科学家手中。

在穿越大气层的过程中，包裹外层的最高温度可能达到2700摄氏度以上，这有可能造成包裹破损并且毁坏其中的小行星样本。在发现坠落于沙漠的包裹后，已经为此进行了多次训练的团队首先确认包裹没有发生泄漏，随后迅速将其转移到附近的一个密闭实验室，让样本处于氮气环境中。尽管如此，科学团队还是对其降落地点附近的环境进行取样，以确定其在降落过程中是否受到污染。

这仅仅是人类第三次取得小行星的样本。2010年，日本的“隼鸟号”飞行器将“丝川”（Itokawa）小行星的样本送回地球，而其取得的仅仅是一些肉眼不可见的微粒；2020年，“隼鸟2号”飞行器将其在小行星“龙宫”（Ryugu）上取得的大约5.4克样本送回地球；而本次总共获得了250克的小行星样本，是最多的一次。由于样本珍贵，在分配时要格外谨慎。在装样品的容器被打开之后，科学家们仔细研究了其中的石块，测量了每一个石块的大小、形状，以及质量和孔隙率等性质。美国航空航天局将70%的样本留待未来有了更先进的仪器后再进行检测；将4%～5%的样本送给日本和加拿大的合作者；剩下25%的样本才是供科学团队中超过200名科学家研究使用。太阳系形成40多亿年来，小行星贝努所处的环境和其自身的化学性质几乎没有发生改变。可以说在其中保存着太阳系形成初期的物质形态，因此获得贝努的样本也就有极其重要的科学意义。一方面，行星科学家们希望从这些样本中了解太阳系形成初期的状态，理解太阳系的形成过程，另一方面也希望通过样本解开地球生命现象的起源问题。

例如，关于构成生命的重要物质氨基酸究竟从何而来，目前仍然没有定论。有人认为氨基酸起源于地球的海洋热泉，也有人认为其来自撞击地球的小行星。目前，科学家们已经在陨石中发现了构成生命现象最关键的20种氨基酸中的12种。在获得了贝努的样本之后，科学家们好奇能否在其中发现所有20种氨基酸。

在人类有能力将类似龙宫或贝努小行星的样本直接送回地球研究之前，科学家们只能通过落在地球上的陨石来研究太阳系内小行星的构成。现在看来，这样的研究方式很容易使人产生偏见。想要经受住快速进入地球大气层时产生的高温，落在地球表面的陨石大多是非常坚硬的石块。但人们现在了解到，像龙宫或贝努这样非常松散且含有大量水分的小行星样本可能才是太阳系中小行星的常态。

为了获得小行星贝努的样本并将其送回地球，飞行器OSIRIS-REx花费了7年时间，总共飞行距离超过62亿公里，终于完成任务。不过，它的太空任务并没有就此结束。如今它已经改名为“OSIRIS-APEX”，重新向太空深处进发，计划在2029年围绕着小行星阿波菲斯（99942 Apophis）进行探测。

（本文写作参考了《科学》杂志和美国航空航天局网站的相关报道） 小行星