Ora in volo in formazione con l'asteroide Bennu, la navicella spaziale OSIRIS-REx trascorrerà i prossimi diciotto mesi a esaminare questo pezzo incontaminato del sistema solare primordiale: mappare la sua composizione, studiare i suoi movimenti, ed elaborare i perché e il perché di simili oggetti simili. Questo sondaggio iniziale è in previsione del Giorno dell'Indipendenza 2020, quando il veicolo spaziale - le dimensioni di un camion UPS con la mobilità di un colibrì - spingerà il suo meccanismo di raccolta dei campioni contro Bennu per portare a casa un contenitore sigillato di asteroidi di grado A premium per analisi presso laboratori di tutto il mondo.
“Avremo visto Bennu da un punto di luce, e una volta tornato sulla Terra, fino ai suoi atomi costituenti. È piuttosto sorprendente. Non esiste un altro organo per cui sia vero ”, afferma Dante Lauretta, il principale investigatore della missione, dal suo ufficio presso il Lunar and Planetary Laboratory dell'Università dell'Arizona. Pensa per un momento e aggiunge: "Forse Wild 2."
La cometa Wild 2 è stata campionata dalla missione Stardust della NASA nel 2004. È stata la prima missione di ritorno del campione dell'agenzia dal programma Apollo, anche se non si è avvicinata all'audacia di ciò che Lauretta e il suo team stanno facendo a Bennu. La polvere di stelle raccolse particelle sulla scia della cometa, la più grande delle quali era circa un millimetro, e trovò gli aminoacidi essenziali per la vita, cambiando la comprensione scientifica della formazione delle comete. OSIRIS-REx, d'altra parte, porterà a casa fino a 4, 4 chili di asteroide carbonaceo. È impossibile prevedere cosa rivelerà la sua cava, poiché si ritiene che i componenti di Bennu siano più vecchi del sistema solare stesso, ma è probabile che lo studio di tale materiale antico riempia i vuoti nei nostri modelli di formazione del sistema solare e il percorso che alla fine ha portato alla vita sulla Terra.
Immagine dell'asteroide Bennu presa dal veicolo spaziale OSIRIS-REx il 16 novembre 2018, da una distanza di 85 miglia (136 km). (NASA / Goddard / Università dell'Arizona) Le missioni di ritorno del campione sono esattamente ciò che sembrano, afferrando un esemplare celeste nel suo habitat naturale e portandolo a casa per l'analisi. Sebbene gli scienziati planetari abbiano lavorato alla magia con lander e rover, i loro delegati meccanici sono ancora frustratamente limitati nella scienza che possono fare. I payload scientifici dei robot sono limitati da massa e potenza, mentre gli spettrometri sulla Terra possono avere le dimensioni di un edificio. Un sincrotrone potrebbe essere lungo un chilometro. Quelle sono le dimensioni di Star Trek. L'idea alla base del ritorno del campione è che se non riusciamo a portare gli strumenti al target, porteremo il target agli strumenti.
"Ero in questo edificio nel 2008 quando il lander Phoenix era sulla superficie marziana e quei primi scoop di Marte non si sarebbero liberati dal braccio robotico per analisi", dice Lauretta. “Alla fine l'hanno capito. Lo hanno riscaldato, si è rilasciato e si è fatto strada verso lo spettrometro di massa, e ci stavamo grattando la testa e cercavamo di dargli un senso. E ho pensato tra me e me: se avessi un solo grano che avrei potuto prelevare da quello scoop, avrei potuto dirti cento volte più informazioni di quello che hai appena estratto da quello strumento. "
Non tutte le aree di studio planetario sono avanzate dall'analisi dei campioni. Un geofisico che spera di capire un oggetto planetario potrebbe non raggiungere una pala di regolite aliena all'inizio. La NASA ha una cadenza esplorativa consolidata per comprendere i corpi planetari: flyby, orbiter, lander, rover, missione di ritorno del campione e quindi una missione umana. La luna ha spuntato ogni casella. Mars 2020, il prossimo rover della NASA che verrà lanciato nel suo omonimo anno, inizierà il processo di memorizzazione nella cache di esempio. Imbottiglierà lo sporco di Marte per un futuro lander che si radunerà e farà esplodere a casa. Successivamente, invii gli astronauti.
"Per decenni, alcuni campioni sono stati palesemente mancanti dallo studio di Marte", afferma Lindy Elkins-Tanton, direttrice della School of Earth and Space Exploration presso la Arizona State University. “Avanzato come lo siamo con la strumentazione remota, è incredibile quanto più apprendiamo quando ce l'abbiamo tra le mani. Non c'è proprio sostituzione. "
Sebbene gli scienziati planetari studino i meteoriti marziani per avere informazioni sulla storia di quel pianeta, i meteoriti non possono rispondere alla domanda se Marte sia mai stato una dimora della vita. Inoltre, gli scienziati non sanno con precisione dove o quando i campioni hanno avuto origine prima di schiantarsi sulla Terra. Sebbene i meteoriti di Marte scoperti sulla Terra possano essere datati con precisione, sono considerati un campione probabilmente distorto, giovane rispetto alla superficie marziana.
Elkins-Tanton fa parte del team scientifico Mars Mars e funge da principale investigatore della missione Psiche della NASA per studiare un asteroide metallico, pensato per essere un nucleo planetario, che dovrebbe essere lanciato nel 2022. Dice che gli scienziati studieranno subito Martian campioni per materiali organici e loro trucchi isotopici. Tale studio dei rapporti isotopici darebbe una forte indicazione se il materiale è stato creato dalla vita.
I ricercatori avrebbero anche datato il campione, "qualcosa che non possiamo fare con alcuna precisione con i robot", afferma Elkins-Tanton. "Per ottenere l'età esatta di un grano minerale o di una roccia superiore è necessario un lavoro eccellente e eccellente nei laboratori di isotopi." Attualmente gli scienziati non dispongono di date assolute per le rocce sulla superficie di Marte e "campioni aiuterebbero a risolvere alcuni di questi in piedi discussioni su quando Marte era bagnato. Quali erano i diversi eoni, le epoche delle diverse attività chimiche sulla superficie di Marte? ”
I veicoli spaziali di ogni sapore sono intrinsecamente limitati dall'hardware scientifico che volano. Quando Galileo arrivò a Giove nel 1995, la sua strumentazione aveva dieci anni. Sebbene la tecnologia abbia fatto un balzo in avanti durante quel decennio, il povero vecchio Galileo non poteva farne leva. Le missioni campione, d'altra parte, sono essenzialmente a prova di futuro, afferma Ryan Zeigler, il curatore dei campioni Apollo della NASA. Con l'avanzare della tecnologia, i campioni possono essere estratti dalla memoria e rivisitati per nuove analisi.
"Sono cresciuto nella scienza lunare con una luna secca come l'osso", dice. “Sulla Terra, quasi ogni roccia ha un minerale all'interno con acqua legata al suo interno. Ma quando gli scienziati hanno esaminato i campioni dell'Apollo, non lo hanno visto. ”Questa mancanza di acqua è stata fattorizzata in modelli di come si è formata la luna, come si è evoluta e, a sua volta, ha suggerito di cosa fosse fatta la Terra. "E poi dieci anni fa, avevamo strumenti migliori e abbiamo guardato di nuovo i bicchieri e i minerali nei campioni lunari e abbiamo trovato acqua in entrambi." I modelli lunari dovevano essere rielaborati. “Se ci sono volatili sulla luna, l'ipotesi dell'impatto gigante è praticabile? Sì, ma gli scienziati hanno dovuto modificare il modo in cui l'impatto gigantesco ha funzionato per mantenere i volatili in circolazione. È stato significativo. "
Tali analisi pagheranno dividendi quando gli astronauti torneranno lì. “Inviare qualsiasi cosa sulla luna costa molto denaro, quindi qualsiasi utilizzo delle risorse che possiamo fare sul posto è fondamentale. E possiamo usare la composizione della luna dai campioni di Apollo per capire cosa possiamo usare. Zeigler spiega che i metalli nella regolite lunare potrebbero essere usati per creare habitat. L'acqua potrebbe anche essere estratta. “Gli scienziati hanno escogitato una mezza dozzina di modi diversi per produrre ossigeno dal suolo lunare, usando i campioni Apollo, su piccola scala, su cui esercitarsi. Se riesco a produrre grandi quantità di acqua sulla luna, o idrogeno e ossigeno, questo è carburante per missili! Che a sua volta consente l'esplorazione umana di altre parti del sistema solare. "
Il veicolo spaziale OSIRIS-REx della NASA viene rivelato dopo che la sua copertura protettiva è stata rimossa all'interno del Payload Hazardous Servicing Facility presso il Kennedy Space Center in Florida, il 21 maggio 2016. (NASA / Dimitri Gerondidakis) Tutti i campioni di oggetti celesti sono gestiti e conservati dalla Divisione Scienza della ricerca ed esplorazione degli astromateriali del Johnson Space Center della NASA a Houston. Ogni volta che viene raccolto un nuovo campione, vengono costruite nuove strutture per adattarsi alla sua fonte e mantenere il campione isolato e incontaminato. Sebbene OSIRIS-REx non restituirà i suoi campioni di Bennu fino al 2023, Johnson inizierà presto la costruzione di un nuovo set di laboratori per ospitare Bennu e anche parte dell'asteroide Ryugu, che sarà presto campionato dalla navicella spaziale dell'Agenzia di esplorazione aerospaziale giapponese (JAXA) Hayabusa-2.
Il centro della NASA ha già condotto studi su come conservare i campioni di Marte; si tratta solo di avvicinare quella missione abbastanza vicino al traguardo per mobilitare gru e bulldozer per le nuove strutture di stoccaggio sulla Terra. Allo stesso modo, la divisione astromateriali sta tenendo d'occhio la missione giapponese Martian Moons Exploration (MMX), che lancerà nel 2024 e campionerà la più grande delle due lune di Marte, Phobos.
Più vicino a casa, c'è CAESAR, finalista del programma New Frontiers della NASA, che campionerebbe la cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko nel 2038 se fosse approvata per il finanziamento. "Stiamo già guardando a cosa ci vorrebbe per curare i campioni di una cometa", afferma Zeigler. “Fortunatamente abbiamo molto tempo, perché è una sfida. Fa freddo, c'è gas coinvolto, ci sono volatili. Non è impossibile, ma ci richiederà di riapprendere come lo facciamo e di elaborare protocolli per il modo in cui gestiamo tipi di campioni completamente nuovi. "
Il recupero dei campioni sulla Terra, sebbene straordinariamente impegnativo, è solo metà della battaglia. La vera scienza inizia quando sono sani e salvi.
"Una delle ragioni per cui i campioni Apollo sono ancora utili alla scienza", afferma Zeigler, "è perché abbiamo speso tempo e sforzi per prenderci cura di loro, in modo che ci parlino della luna e non di Houston".
David W. Brown è autore di One Inch From Earth, la storia degli scienziati dietro la missione della NASA in Europa. Sarà pubblicato il prossimo anno da Custom House.
