「隼鳥2號」偵檢器返回地球一年半,它順利地帶回了在小行星克服許多困難採集到的樣本,探測計劃並沒有因此而結束,更多的科學成果將會在今後面世。研究人員已開始分析樣本,6月份公佈了讓人類加深瞭解太陽系的關鍵成果。與此同時,隼鳥2號偵檢器正駛向預定9年後到達的另一顆小行星,並在不久前剛剛重啓了用於加速的電力推進離子發動機。在探測計劃迎來節點之際,研究團隊舉行了記者發佈會,宣佈建立新的開發體制。
9個世界首次,「竟然做到了這麼多事情」
「用數位打分的話,會讓(今後的隼鳥2號計劃)的研究人員難堪……所以我給畫兩朵‘小紅花’。」
6月29日,在位於相模原市的宇宙航空研究開發機構(JAXA)宇宙科學研究所舉行的發佈會上,媒體記者請津田雄一專案經理對取得的成果打分時,他謙虛地給出了上述回復。另一方面,津田介紹說,當初設定的11項成功標準——從「利用離子發動機推進飛行器抵達小行星」,到「取得關於地球、海洋和生命物質的新科學成果」均獲得了成果,還實施了「在小行星上形成人工撞擊坑」、「採集行星地表下物質」、「回收C型(碳質)小行星物質」等9個「世界首次」科研成果。津田雄一自豪地表示:「客觀地評價的話,那就是women 竟然做到了這麼多事情。」
津田雄一專案經理(右二)等研究團隊成員在隼鳥2號模式前舉行記者發佈會(6月29日,攝於相模原市中央區的JAXA宇宙科學研究所)
裝有隼鳥2號在小行星「龍宮」上採集到的樣本的回收艙於2020年12月6日降落在澳大利亞的沙質沙漠中。研究人員在現場提取了内部氣體後,回收艙兩天後送達宇宙科學研究所。在真空狀態下的專用設備中開啟回收艙,應答取得了約5.4克的樣本,遠遠超過了100毫克的最低設想。之後研究人員在充滿氮氣的裝置中對多個樣本進行了基本觀察和記錄。2021年5~6月將其中的部部分煤樣本分發給了包括從事初步分析的6個團隊在内的8個團隊繼續操作分析和記錄。研究團隊除了向美國宇航局(NASA)提供樣本外,還收到了來自國内外科學家的研究提案並提供了樣本。除此之外,採集到的樣本還在各地的博物館和公共設施面向普通公衆進行了巡展。
(左)2021年1月,在JAXA專用設施内從龍宮樣本中提取大顆粒樣本;(右)在龍宮上形成人工撞擊坑後採集到的含地下物質的樣本(圖片均由JAXA提供)
明確太陽系形成期的物質是「日本的責任」
6月10日,作爲專業分析團隊的第一份報告,由北海道大學等組成的「化學分析團隊」發佈了象徵着龍宮樣本科學價值的成果。該團隊對樣本中所含的66種元素進行分析後發現,龍宮樣本與保留了太陽系形成時期的元素成分的「Ivuna型碳質隕石」非常相似。
Ivuna隕石是1938年降落在坦桑尼亞的隕石。這種類型的隕石在地球上共發現了9個,被認爲是瞭解太陽系歷史的「標準樣本」。龍宮樣本的元素成分和同位素比與Ivuna隕石十分相似。部分差異被認爲是Ivuna隕石墜落到地球上之後,在地面上長期受到污染和風化所致。這也就是說,沒有變質的龍宮樣本才是「人類迄今爲止獲得的最原始的太空樣本」(隼鳥2號團隊),今後可能被廣泛用作太陽系標準樣本。另外,可能還需要重新審視此前基於隕石分析取得的成果。利用龍宮樣本取得的相關成果已經發布在美國科學期刊《Science》上。
曾擔任隼鳥2號專案科學家的名古屋大學教授渡邊誠一郎(行星形成理論)強調說:「(Ivuna型碳質隕石)爲迄今爲止的太陽系科學奠定了基礎,其元素種類和同位素比一直是各種涉及行星材料和分佈的假說的基礎。雖然被指出存在污染和風化的可能性,但此前一直難以證明,此次獲得的龍宮樣本可謂是寶貴的樣本。目前,我們只分析了所擁有樣本不到10%的量。今後將利用剩餘的樣本徹底弄清太陽系原始物質到底是什麼樣的。這是日本對世界的行星科學義不容辭的責任。」
前身可能是冰天體,龍宮的起源逐漸清晰
長期以來,人們一直認爲龍宮是原始天體碰撞壓碎後,碎片重新聚集形成的。結合隼鳥2號在探測中的觀察以及岡山大學等其他研究團隊的樣本分析結果,關於小行星龍宮的更詳細的歷史逐漸浮現出來——據推測,龍宮的原始天體可能是在距離木星軌道較遠的外側形成的冰天體,在太陽系誕生數百萬年後,放射性同位素的衰變熱導致冰體變質,同時產生了各種礦產和有機物質,之後在木星和土星的重力作用下,該天體向太陽系内側行程,並與其他類型的小行星碰撞,碎片重新聚集後才形成了小行星龍宮,在此期間,冰層蒸發,變成了充滿縫隙的天體物質小行星。
(左)隼鳥2號拍攝的龍宮(供圖:JAXA、東京大學等);(右)形成人工撞擊坑後採集的樣本之一。長2.1mm,重2毫克(供圖:JAXA)
基於這樣的形成歷史以及從樣本中檢測出來包括異構體在内的23種氨基酸等成果,龍宮等小行星爲地球帶來海洋和生命材料的假說開始再次受到關注。被稱爲美國版隼鳥號的偵檢器「OSIRIS-REx」預定明年9月份將小行星「貝努(Bennu)」的樣本帶回地球,屆時透過與隼鳥2號的樣本進行比較,有望取得更深入的成果。渡邊說:「取得初步成果後,將再次公佈小行星整體的情況。」
在宇宙科學中,公衆的注意力往往集中在偵檢器的動態上。而偵檢器傳送到地球上的資料需要研究人員之後花費很長的時間進行分析,並以論文等形式變成科學見解。目前全球的研究人員仍然在研究半個世紀前的美國阿波羅太空船採集到的月球岩石。隼鳥2號採集的樣本也並非全部立即分發給科學家。其中60%將被保存起來,留給分析技術可能比現在更先進的未來使用。
未來9年將繼續操作小行星之旅
與此同時,2014年12月3日發射,到2022年7月8日已經升空2774天的隼鳥2號目前正朝着小行星「1998KY26」航行。爲了加速,2022年6月28日起動了離子發動機,預定加速航行到10月前後。隼鳥2號將於2026年7月接近小行星「2001CC21」,進行觀測的同時利用重力加速,預計在2027年12月和2028年6月兩次接近地球後,於2031年7月抵達小行星「1998KY26」。
1998KY26是直徑約30米的球狀小行星,遠遠小於直徑約1千米(赤道)的龍宮,自轉週期僅10分鐘左右。隼鳥2號的目標是獲取探測這類天體的探測技術。這種大小的天體每隔一百~幾百年就會與地球衝撞一次,對其進行探測有助於制定災害對策等。隼鳥2號此次的探測爲單程航行,將不會再返回地球。
隨着研究體制的改變,隼鳥2號的標誌也進行了更新。記者發佈會結束後,研究團隊的成員在上面簽章。最左邊爲偵檢器運行組長三桝裕也(6月29日,攝於相模原市中央區的JAXA宇宙科學研究所)
6月30日,「隼鳥2號專案」解散,研究體制全面轉向以1998KY26爲目標的「擴展專案」。以前的專案在組織上直接歸JAXA管理,而「擴展專案」則歸JAXA宇宙科學研究所領導。津田將繼續操作專案經理的身份,首席研發人員三桝裕也將擔任「偵檢器運行組長」。
三桝參與隼鳥2號的工作已經超過10年,是一位始終在致力於宇航器航行控制的年輕科學家。在記者發佈會上,他幹勁十足地表示:「隼鳥2號已經達到了設計壽命的終點,隨時都可能發生狀況。我將竭盡所能,穩步推進隼鳥2號的運行,儘量延長其壽命以帶來更多的好消息。」
「連接人類智慧,採用最尖端技術的終極基礎科學」
科學技術如何爲人類的生存和隊形變換做出貢獻的問題經常被提及。一年半以前,在隼鳥2號返回地球記者發佈會還沉浸在喜悅的氣氛中時,筆者詢問了津田一個嚴厲的問題:「這樣的太空探索是否能不僅僅取悅部分太空迷,而是能豐富整個人類的智慧嗎?」。當時未能把對這個問題的回答寫進報導裏,但如果把它一直封存在我的大腦裏,那就太可惜了。雖然有點晚,但筆者還是想將津田當時的回答作爲這篇文章的結尾。
「科學家們相信,發現科學知識可以讓人類變得更加富有,讓世界變得更加美好。探索未知是人類的好奇心使然,是一種天性,科學探索讓這種好奇心朝着更美麗和更好的方向隊形變換。求知慾可能存在於每個人身上,但科學任務並不是每個人都能完成的,需要有一定的餘量和執行的基礎。幸運的是,作爲擁有這些,或者說可以想像這些的科學家,我們必須去探索與開拓。科學並不以一定要立即對眼前的事物有用爲目標。太空探索是利用最尖端技術的終極基礎科學。在太空探索中取得的發現一定會以某種方式豐富人類整體的知識與智慧。」
隼鳥2號向地球釋放裝有小行星樣本的回收艙的示意圖(供圖:JAXA)
原文:草下健夫/JST Science Portal 編輯部
翻譯編輯:JST客觀日本編輯部
【相關鏈結】
• JAXA「 はやぶさ2プロジェクト」(日文)
• JAXAプレスリリース「 小惑星探査機『はやぶさ2』初期分析 化學分析チーム研究成果の科學誌『Science』論文掲載について」(日文)
• JAXAプレスリリース「 小惑星探査機『はやぶさ2』Phase-2キュレーション成果論文の日本學士院紀要掲載について」(日文)
• JAXA「 はやぶさ2拡張ミッションの愛稱とロゴマーク」(日文)
• NASA「 OSIRIS-REx(オシリスレックス)」(英文)