Egy aszteroida darabkájával tért vissza a NASA űrszondája a Földre

Az aszteroidáról származó érintetlen mintákat szállító kis kapszula ma landolt a Utah állambeli sivatagban. Hét évig tartott az útja a Naprendszerben, mintákat hozott az élet eredetével kapcsolatos nyomokat kereső lelkes tudósok számára.

A NASA OSIRIS-REx missziója a Holdon túlról a Földre valaha visszahozott legnagyobb érintetlen anyagmintát hozta vissza. Becslések szerint körülbelül 250 gramm porról van szó, melyeket az űrszonda a tőlünk 1,2 milliárd mérföldre lévő Bennu aszteroidáról, egy laza kötésű, körülbelül hegynyi nagyságú sziklás világról gyűjtött be egy 2020 októberében végrehajtott landolás során. Ez a harmadik aszteroidaminta-gyűjtő küldetés a történelemben, mert 2010-ben és 2020-ban két japán űrszonda, a Hayabusa és a Hayabusa 2 kisebb mennyiségű aszteroidamintát juttatott vissza a Földre. Bár az első Hayabusa-misszió alig gyűjtött valamit, a második küldetésnek sikerült mintegy öt grammnyi anyagot visszahoznia a Ryugu aszteroidáról. A 80 centiméteres visszatérő kapszulát vasárnap kora reggel engedték le az OSIRIS-REx szondáról, és a kapszula négy órával később, helyi idő szerint 8:52-kor, magyar idő szerint 16:52-kor landolt az amerikai légierő Salt Lake Citytől délnyugatra fekvő Utah-i teszt- és gyakorlótelepén.

A leszállóterület 36 mérföldszer 8,5 mérföld, és az egész küldetés nagyon nagyfokú precizitást igényelt. A leszállási területet azért választották, mert ez az Egyesült Államok legnagyobb korlátozott légtere, és már használták a NASA korábbi minta-visszatérő küldetéseihez, mint a Genesis és a Stardust. A NASA 1 milliárd dolláros küldetésén dolgozó tudósok ezt tartották az egyik legveszélyesebb szakasznak, mivel a kapszula több ezer fokra melegszik fel, amikor 12,3 kilométer/másodperc sebességgel becsapódik a légkörbe. A mintatárolót radarérzékelőkkel és infravörös nyomkövető kamerákkal figyelték, majd egy brutális, a földi gravitáció 32-szeresének megfelelő lassulás után 6100 méter magasságban kinyílt a narancssárga-fehér fő ejtőernyő. Ez körülbelül négyszerese volt az előre jelzett magasságnak, az ernyő kinyílását a kapszula fedélzetén lévő, a lassulást mérő érzékelő váltotta ki.

Nem volt azonnal világos, hogy a főernyő előtt kinyílt-e a kapszula stabilizálására szolgáló ejtőernyő ahogyan azt tervezték. Mindenesetre a főernyő elvégezte a feladatát, és a kapszula viszonylag szelíden, mintegy 17 kilométer/órás sebességgel landolt a sivatagban. A katonai tesztpálya egyik biztonsági tisztviselője perceken belül megközelítette a megfeketedett egységet a Lockheed Martin biztonsági mérnökével, amely cég a NASA számára az OSIRIS-REx űrszondát építette.


A visszatérő kapszula megközelítése után a hőmérsékletének megmérése volt az első feladat
A földi csapat ezután a kapszulát teflonzsákokba csomagolta, és azt egy helikopter az amerikai hadsereg közeli tisztaszobás létesítményébe szállította. Az ottani technikusok gyorsan kicsomagolták a kapszulát, és megkezdték a szétszerelését, eltávolítva néhány nagyobb alkatrészt, például a hátsó burkolatot. Ezután egy nitrogénes tisztításnak nevezett folyamaton ment keresztül, amelynek során nitrogént pumpálnak a tartályba a minta védelme érdekében. Ez megakadályozza, hogy a földi légkörből bármi is bejusson a mintába, amíg azt hétfőn teherszállító repülőgéppel a texasi Houstonba, a Johnson Űrközpontba szállítják, ahol a tartályt először nyitják ki, hogy a mintát elemezni lehessen.

Ott a tudósok egy speciálisan erre a célra épített szupertiszta tárolóhelyen kedden felnyitják a kapszula belső kamrájának fedelét. A NASA október 11-én tervezi bejelenteni az aszteroidamintából származó előzetes eredményeket, de a részletesebb eredményekre hosszabb időre lesz szükség. A tudósok remélik, hogy az aszteroidamintákat elemző első lektorált kutatási tanulmányokat ez év végén adhatják ki, további eredmények pedig 2024-ben szivároghatnak. Az anyag egy részét kanadai és japán laboratóriumokba küldik majd, elismerésül az OSIRIS-REx projektben való együttműködésükért. A minták nagy részét félreteszik a jövőbeli kutatók számára, akik fejlettebb laboratóriumi módszerekkel vizsgálhatják majd azt meg.


Az OSIRIS-REx rövidítés az Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification-Regolith Explorer rövidítése. Ez sok minden, amit ki kell bontani, de elég, ha annyit mondunk, hogy a küldetés lényege egy aszteroida anyagának visszahozatala a Földre, hogy a kutatólaboratóriumokban részletes elemzéseket végezhessenek. A tudósok már nagyon várják, hogy kiderüljön, mit fogott be az OSIRIS-REx 2020-ban, de az űrszonda fedélzeti műszereinek megfigyelései már adnak néhány fontos támpontot. A misszió indulása előtt végzett távcsöves mérések azt mutatták, hogy a Bennu gazdag szénalapú ásványokban. Ezek az élet építőkövei, és a tudósok elmélete szerint a Bennuhoz hasonló aszteroidák szállították az élet magvait a Földre évmilliárdokkal ezelőtt.

A csillagrendszerek hatalmas gázfelhőkből alakulnak ki, amelyek a középpontban lévő csillagba omlanak össze, és egy anyagkorongot forgatnak körülötte. Ez más csillagrendszereket vizsgálva egyértelmű, de a saját Naprendszerünkből is van bizonyíték: a bolygók ugyanabban az irányban és egyetlen síkban keringenek a Nap körül, ami alátámasztja azt az elképzelést, hogy egyetlen anyagkorongból alakultak ki. az anyag egy része bolygókká olvadt össze, egy része pedig a legkorábbi aszteroidákba söpört, amelyek közül néhány még ma is létezik. A tudósok szerint a Bennu ebből a korszakból származó maradvány. A feltételezések szerint körülbelül 4,5 milliárd éves anyagból áll, ami potenciális időkapszulává teszi a Naprendszer legkorábbi szakaszából. A kutatók azonban nem tudhatják biztosan a korát, amíg részletes elemzést nem végeznek.

Ha a tudósok meg akarják érteni, hogyan alakult ki a Föld, akkor a bolygónkon túlra, a Naprendszerbe kell nézniük. A Naprendszer korára vonatkozó becsléseink a Földre hullott meteoritok szemcséinek kormeghatározásából származnak. Ez azért van így, mert a Földön olyan tényezők, mint az erózió és a lemeztektonika újrahasznosítják a kőzeteket, és eltörlik a bolygó legkorábbi történetét, ami azt jelenti, hogy a legrégebbi kőzetek, amelyeket valaha is találtunk, körülbelül 4 milliárd évesek. Az aszteroidákból származó anyag azonban még ennél is régebbi lehet. "Az aszteroidák körülbelül 500 millió évvel korábbi korból származnak, mint a Föld legrégebbi kőzetei. Geológusként tehát egészen a kezdetekig szeretnék visszamenni" - mondta Dante Lauretta, az OSIRIS-REx küldetés vezető kutatója. "Amikor az aszteroidákat nézzük, szó szerint a Naprendszer kezdetéig jutunk el."

"A legnagyobb kérdés, amely tudományos kutatásaimat vezérli, az élet eredete. Mi az élet? Hogyan keletkezett? És miért éppen a Földön keletkezett?" - kérdezte Lauretta. "Úgy hisszük, hogy talán az élet magvainak képviselőit hozzuk vissza, amelyeket ezek az aszteroidák szállítottak bolygónk létrejöttének kezdetén, és amelyek ehhez a csodálatos bioszférához, biológiai evolúcióhoz vezettek, és ahhoz, hogy ma itt vagyunk, hogy visszatekintsünk erre a csodálatos történelemre. Ezek valóban az eredetünket képviselik, hogy honnan jöttünk."


A NASA OSIRIS-REx űrszondájának fotója a Bennu aszteroidáról, átmérője körülbelül 500 méter
Fontos tisztázni, hogy az elmélet nem arról szól, hogy maga az élet máshol keletkezett és onnan került a Földre, hanem arról, hogy az élet alapvető építőkövei aszteroidák által szállítva érkezhettek ide évmilliárdokkal ezelőtt. Teszteléséhez a tudósoknak aszteroidákból származó anyaghoz kell hozzáférniük. Egy aszteroidát meglátogatni és egy űrhajón lévő műszerekkel tanulmányozni jó kezdetnek tűnik, de a tudósok által kívánt részletes elemzéshez sokkal nagyobb laboratóriumra van szükség, olyan műszerekkel, mint például egy szinkrotron, egy több kilométer hosszú részecskegyorsító, amelyet lehetetlen lenne egy űrhajóra felszerelni. Egy másik lehetőség a meteoritok, azaz az űrből a Föld felszínére hulló anyagdarabok tanulmányozása. Történelmileg a legtöbb ilyen kutatást így végezték, ezeket az apró darabkákat mintaként használva.

Ezzel a megközelítéssel azonban két probléma is van. Először is, amikor egy meteorit lezuhan, nincs meg a kontextusa annak, hogy a Naprendszerben honnan származik. A kutatók nem ismerhetik az eredetét, és nem láthatják, hogy milyen más égitestek közelében volt, ami fontos támpontokat adhat bármilyen adat értelmezéséhez. Másodszor pedig, mire egy meteorit áthalad a Föld légkörén és földet ér, útközben anyagot vehetett fel, és a helyi környezet beszennyezhette. Amikor a tudósok szerves nyomvegyületeket keresnek, tudniuk kell, hogy bármit is találnak, az űrből származik, és nem itt, a Földön került oda. Ehhez tehát olyan aszteroidamintára van szükségük, amely a lehető legtisztább. Itt jön a képbe az OSIRIS-REx.

Az OSIRIS-REx 2016 szeptemberében indult a floridai Cape Canaveralról a United Launch Alliance Atlas V rakétájának tetején. A Bennuhoz 2018 végén érkezett meg, előkészítve a két évvel későbbi érintéses leszállást. Miközben az űrszonda a Bennu felé ereszkedett, egy robotkart és egy mintavevő fejet dugott ki maga elé, hogy kőzetdarabokat szedjen le az aszteroida felszínéről. Az űrszonda egy gázkitörés segítségével irányította a Bennu darabkáit egy mintagyűjtő kamrába. A tudósoknak nem kellett sokáig várniuk, hogy rájöjjenek, a Bennu egy csavart labdát dobott nekik. A mintavétel helyszínén az aszteroida anyaga kevésbé volt sűrű, mint azt a kutatók előre jelezték - körülbelül egyhatoda egy átlagos földi kőzet sűrűségének -, és az érintéses leszállás során az űrszonda körül részecskeszóródás indult el. Lauretta a mintavétel dinamikáját ahhoz hasonlította, mintha egy játszótéren homokozóba esnénk. A sziklából és kavicsokból álló hegyet alig tartotta össze a saját mikrogravitációja.


A mintavevő rendszerbe annyi anyag került, hogy annak fedele kiékelődött, és kisebb kődarabok kezdtek kiúszni. Ez arra késztette a földi csapatokat, hogy gyorsan lezárják a visszatérő kapszulán belüli mintavevő rendszert, így biztosítva, hogy több minta ne vesszen el az űrben. A kapszulát kívülről szénalapú ablatív hőpajzs védi a Föld légkörébe való visszatérés során fellépő hőmérséklettől. A hőpajzs belsejében található maga a mintatartály, amely körülveszi az OSIRIS-REx robotkar végéről leválasztott, túltöltött mintavevő fejet. Ha valóban 250 gramm aszteroidaanyagot hozott vissza, az a misszió által előírt mintatömeg mintegy négyszerese. A tudósok nem fogják tudni az aszteroidaminta pontos tömegét, amíg a tartályt el nem szállítják a houstoni laboratóriumba és fel nem bontják.

A tudósok vasárnap izgatottan nyilatkoztak az OSIRIS-REx mintáinak sikeres visszaszerzéséről, de még egy potenciális bökkenő van a láthatáron. A szövetségi kormányzat leállhat, ha a kongresszus nem fogad el új költségvetést, és Biden elnök nem írja alá október 1-jén éjfélig. A Washingtonban zajló heves politikai huzavona miatt ez egyre valószínűbbnek tűnik. A kormányzat jövő hónapban bekövetkező leállása esetén az aszteroidaminta elemzésre való előkészítéséhez szükséges lépések egy része "valószínűleg késni fog" - mondta Lori Glaze, a NASA bolygótudományi részlegének vezetője. "Mindenekelőtt arról fogunk gondoskodni, hogy a minta biztonságban legyen, és ne legyen veszélyben" - mondta. "Erre azután lesz időnk, hogy szeptember 25-én megérkezik a Johnson Űrközpontba. A minta már több mint 4 milliárd éve vár arra, hogy az emberek tanulmányozhassák, és szerintem nem probléma, ha egy kicsit tovább vár."

A Bennu földközeli aszteroidának minősül, mivel Nap körüli pályája rendszeresen bolygónk közelébe hozza. Ez tette a Bennut vonzó célponttá, mivel a Földet fenyegető aszteroidák populációjához tartozik. Az OSIRIS-REx számára viszonylag könnyen elérhető volt, ami az oda- és hazajutáshoz szükséges energiamennyiséget illeti. A kutatók hosszú évek óta tanulmányozzák azokat a szénmeteoritokat, amelyek nagyobb aszteroidákról való leszakadás után hullottak a Földre. Ezek a meteoritok megperzselődtek, amikor a légkörbe zuhantak, majd hosszú ideig ki voltak téve a földi környezetnek. A Bennuról származó minták érintetlenek.


"Olyan meteoritokat tanulmányoztunk, amelyekről úgy gondoljuk, hogy hasonlítanak a Bennu-ra, így teljes mértékben arra számítok, hogy aminosavakat, a fehérjék építőköveit, cukrokat, az élet energiaforrását, nukleobázisokat, a genetikai kód részeit találjuk" - mondta Danny Glavin, a NASA minta-visszahozatalért felelős vezető tudósa. "Meglátjuk még mit mond nekünk a Bennu. Az egyik dolog, amit megtanultam ebből a küldetésből az az, hogy nagyon sok meglepetés történt. A mintaelemzés valószínűleg nem lesz kivétel. Meg fogunk lepődni. Az egyik kihívás minden meteorit esetében az, hogy szennyeződnek" - mondta Glavin. "Az élet építőköveit keressük, és a szennyeződés megnehezíti, hogy kiderítsük, mi alakult ki az űrben. Az érintetlensége miatt olyan különleges a Bennu-mintája. Megbízhatunk az ezekből a mintákból származó szerves anyagokkal kapcsolatos eredményekben."

Függetlenül a Bennu-minta pontos összetételétől, az anyag szinte biztosan primitív, színe a faszénhez hasonló, és nagyjából úgy néz ki, mint nem sokkal a Naprendszer kialakulása után. "Az OSIRIS-REx egyik fő célja, hogy jellemezze azokat a szerves molekulákat, amelyeket ezek a szénben gazdag égitestek szállíthattak a korai Földre" - mondta Lauretta. "Arra számítunk, hogy találunk majd úgynevezett monomereket, vagyis nagyon egyszerű molekulákat, például aminosavakat, amelyeket sokan ismerhetnek, hiszen ezek alkotják a fehérjéinket. Ha valaki fehérjekészítményeket szed, gyakran láthatja az abban szereplő aminosavak listáját. Igazán izgalmas lenne, ha bizonyítékot látnánk arra, hogy ezek az aminosavak elkezdtek összekapcsolódni, hogy láncot alkossanak, amit peptideknek nevezünk" - mondta. "Ez arra utalna, hogy az élet keletkezése felé haladva a fehérjék evolúciója megtörténhetett. Azt akarom mondani, hogy ez egy remény. Valószínűleg nagyon távoli, de látványos tudományos eredmény lenne, ha valami ilyesmit fedeznénk fel."

A mintákat visszahozó kapszula elengedése után az OSIRIS-REx beindította a hajtóműveket, hogy eltávolodjon a Földdel való ütközési pályától. Az űrszonda néhány száz kilométerrel a bolygó fölé emelkedett, és visszatért a Naprendszerbe, hogy egy másik aszteroida felfedezésére irányuló hosszabb küldetéssel folytassa útját. A következő célpont az Apophis, egy hosszúkás aszteroida, amelynek átlagos átmérője körülbelül 340 méter. A Naprendszer egyik leghíresebb aszteroidájává vált nem sokkal 2004-es felfedezése után. Akkoriban az aszteroida előzetes követése azt jelezte, hogy kis eséllyel 2029. április 13-án becsapódhat a Földbe. Azóta az Apophis pályájára vonatkozó, egyre pontosabb adatok szerint legalább a következő 100 évben már nem lesz esélye a Földbe csapódni.

Az Apophis egy köves aszteroida, amely összetételében különbözik a Bennutól. Ez a leggyakoribb aszteroidatípus, amely veszélyeztetheti a Földet, ezért a tudósok szeretnék megismerni az Apophis tömegszerkezetét és felszíni szilárdságát. Az Apophisról gyűjtött adatokból meg lehet jósolni, hogy mekkora károkat okozhat egy jövőbeli aszteroida becsapódása, ha a Földbe csapódik. Az új, meghosszabbított küldetés az OSIRIS-Apophis Explorer (OSIRIS-APEX) nevet viseli, és az űrszondát több további körre viszi a Nap körül. Nem sokkal azután, hogy az Apophis 2029-ben kevesebb mint 32 ezer kilométerre elhalad a Földtől, az OSIRIS-APEX űrszonda pályára áll az aszteroida körül, hogy több mint egy éven át közelről megfigyelje azt. Az Apophis aszteroidánál töltött idő alatt az űrszonda egy újabb leszállást is végrehajt majd, ahol a hajtóműveivel anyagot fog felkavarni és beleás a felszínébe. "Ez lehetővé teszi számunkra, hogy megfigyeljük a felszín alatti anyagokat, amelyek máskülönben hozzáférhetetlen betekintést nyújtanak az űr időjárási viszonyokba és a köves aszteroidák felszíni szilárdságába" - írták az Arizonai Egyetem kutatói a küldetés honlapján. Az OSIRIS-REx űrszonda átcsoportosítása erre a kiterjesztett küldetésre sokkal olcsóbb, mint egy új misszió építése az Apophis meglátogatására.