小行星龍宮塵埃送達地球,美國宇航局的天體生物學家準備探測它

2020-12-24 科技領航人

當地時間12月6日（美國12月5日），日本太空船「隼鳥2號」(Hayabusa2)從地球表面上方約200公裡（120英裡）處將一個太空艙降落到澳大利亞內陸地區。該艙內有一些太陽系中最珍貴的貨物：飛船今年早些時候從小行星龍宮（Ryugu）的表面收集的塵埃。

到2021年年底，日本航空航天局（JAXA）將把龍宮（Ryugu）的樣本散布到全球的六支科學家團隊中。這些研究人員將對這些古老的塵埃進行加工、加熱和檢查，以進一步了解其起源。

在龍宮（Ryugu）調查人員的團隊中，將是位於馬裡蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心的天體生物學分析實驗室的科學家。天體生物學實驗室的研究人員使用與法醫實驗室解決犯罪問題的類似的尖端儀器。不過，美國宇航局戈達德的科學家並不是解決犯罪問題，而是探尋太空巖石以尋找分子證據，以幫助他們整理早期太陽系的歷史。

「我們正在努力做的是更好地了解地球如何演變成今天的樣子。」 戈達德天體生物學分析實驗室主任傑森·德沃金說，「如何通過圍繞我們形成的太陽的一堆氣體和塵埃，使我們在地球上以及在其他地方變得生命？」德沃金（Dworkin）是一個全球團隊的國際代表，該團隊將探測龍宮（Ryugu）樣本，以尋找地球生命先驅物的有機化合物。

龍宮（Ryugu）是一個較大的小行星的古老碎片，形成於催生我們太陽系的氣體和塵埃雲中。這是一種有趣的小行星，富含碳，是生命必不可少的元素。

當德沃金和他的團隊明年夏天收到龍宮（Ryugu）樣品的份額時，他們將尋找有機化合物或碳基化合物，以便更好地了解這些化合物如何首先形成並在整個太陽系中擴散。

佔星生物學家感興趣的有機化合物包括胺基酸，胺基酸是構成成千上萬個蛋白質的分子，這些蛋白質負責提供生命中某些最重要的功能，例如產生新的DNA。通過研究太空巖石中保存的胺基酸類型和數量的差異，科學家可以建立這些分子如何形成的記錄。

目前距離地球900萬英裡（即1500萬公裡）的龍宮（Ryugu）塵埃，將是科學家們提供的保存最完好的空間材料之一。這只是在太空中收集並返回地球的第二顆小行星樣本。

在龍宮（Ryugu）交付之前，日本航空航天局（JAXA）於2010年帶回了微小的小行星絲川樣本，這是歷史上第一次小行星採樣任務的一部分。在此之前，作為「星塵」任務的一部分，美國宇航局（NASA）在2006年從Wild-2彗星獲得了少量樣本。接下來，在2023年，美國宇航局（NASA）的OSIRIS-REx將返回至少12盎司（或數百克）的小行星貝努（Bennu）的塵埃，該小行星一直在太空中飛行，數十億年來基本上沒有變化。

日本福岡九州大學地球化學教授，全球「隼鳥2號」(Hayabusa2)小組負責人Harashi Naraoka表示：「我們的最終目標是了解有機化合物是如何在地球外環境中形成的。」 「因此，我們要分析許多有機化合物，包括胺基酸，硫化合物和氮化合物，以建立小行星發生的有機合成類型的故事。」

在分析了龍宮塵埃的組成之後，科學家們將其與貝努（Bennu）進行了比較，貝努（Bennu）是OSIRIS-REx取得了巨大成功的樣本的地點，該地點在10月20日短暫觸及了小行星的表面。

德沃金說：「這兩個小行星的形狀相似，但本努似乎有更多的證據證明過往的水和有機化合物。」他的實驗室還計劃接收十分之一盎司或幾克的貝努樣品。「鑑於它們來自小行星帶的不同母體，並且有著不同的歷史，看到它們之間的比較將非常有趣。」

分析小行星顆粒需要大量練習

分析龍宮（Ryugu）塵埃將是戈達德天化學家們最艱巨的項目之一。他們將不得不處理少量的樣品。「隼鳥2號」(Hayabusa2)預計從龍宮收集的灰塵不超過幾克（大約六個咖啡豆！），儘管它比從貝努返回的灰塵要多得多。這一微小的數量將分散在許多科學家中，這意味著德沃金和他的同事將只獲得原始樣品的一小部分。

「與我們分析隕石相比，我們將處理的樣品分配要比通常處理的要少得多，」與德沃金合作的戈達德天體化學家埃裡克·T·帕克說。

圖註：在玻璃安瓿瓶中安裝在金箔上的默奇森（Murchison）隕石斑點（約4微克）的放大圖像。當時NASA戈達德的天體化學家將執行熱水提取程序，以釋放任何可溶於水的有機化合物。

帕克說，戈達德團隊與國際同事合作，已經練習處理小樣本超過一年了。例如，他們分析了來自富含碳的隕石默奇森（Murchison）的塵粒。然後，他們使用相同的技術來分析樣品中不含任何外星物質，以確保他們能夠分辨出兩者之間的差異。

戈達德的科學家收到龍宮（Ryugu）塵埃後，會將粒子懸浮在玻璃管內的水溶液中。然後，他們將溶液加熱到沸水或212華氏度（100攝氏度）的溫度，持續24小時，以嘗試提取可溶於水的任何有機化合物。

研究人員將通過功能強大的分析機運行該解決方案，該分析機將按形狀和質量分離內部的分子，並識別每種分子。

德沃金龍宮（Ryugu）分析小組的戈達德研究人員漢娜·麥克萊恩（Hannah L. McLain）表示：「對於像龍宮（Ryugu）這樣真正珍貴的樣品，您當然會想，'我希望這個試管不會破裂，'或者'我希望這種反應能夠正確進行。」 「但是在這一點上，我們已經完全建立了我們的技術，以確保不會出錯，我們很高興能分析真實的樣品。」

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