Kapsuła z sondy OSIRIS-REx wróciła na Ziemię

W niedzielę 24 września, dokładnie tak, jak planowano, a nawet małe 3 minuty przed czasem, na poligonie wojskowym Utah Test and Training Range odbyło się lądowanie kapsuły w której na Ziemię zostały dostarczone próbki pobrane z asteroidy Bennu. O samej misji pisałem tutaj.

Kapsuła została szybko znaleziona i przeniesiona przy pomocy śmigłowca do specjalnie przygotowanego tymczasowego miejsca, gdzie umieszczono ją w sterylnym tzw. clean roomie, aby nie dopuścić do zanieczyszczenia materii kosmicznej ziemską. Jako ciekawostkę mogę dodać, że zanim właściwy “rescue team” podszedł do kapsuły, jako pierwszy zjawił się tam saper i sprawdził otoczenie. W sumie to nic dziwnego, ponieważ trzeba pamiętać, że cały ten teren jest od dziesięcioleci poligonem wojskowym. Na szczęście nie znaleziono żadnych niebezpiecznych obiektów i można było realizować całą operację.

źródło: screenshot z transmisji NASA

źródło: NASA

źródło: screenshot z transmisji NASA

źródło: screenshot z transmisji NASA

Jest to zwieńczenie trwającej 7 lat misji OSIRIS-REx, w ramach której sonda kosmiczna poleciała do asteroidy, w ułamku sekundy pobrała próbkę skał i pyłu i wyruszyła w podróż w kierunku naszej planety. W tym momencie nie wiemy jeszcze jaką masę ma przywieziona próbka. Wiemy tyle, że naukowcy z całego świata czekają na to, aby móc zacząć analizy tego szutru. Po co? Ano, jest to niesamowity materiał, który latał tam gdzieś przez miliardy lat, stanowiąc pozostałość po budulcu Układu Słonecznego. Analizy chemiczne, fizyczne i geologiczne dadzą nam zapewne odpowiedzi na wiele pytań dotyczących powstawania naszego układu planetarnego, ale też wszechświata jako takiego. Zapewne też zrodzą wiele ciekawych pytań, na które znowu będziemy poszukiwali odpowiedzi. Szczególnie interesujące jest to, czy w zebranym materiale znajdą się związki organiczne, a jeśli tak, to jakie. Może dowiemy się czegoś o pochodzeniu życia na Ziemi? Kto wie…

Nie spodziewajmy się uzyskania szybkich odpowiedzi. Poczekamy na nie miesiące, a zapewne nawet lata. Ważne jest to, że mamy przetrenowany system wysyłania automatycznych sond w różne odległe miejsca, a nawet dostarczania na Ziemię próbek. A wszystko wygodnie z Ziemi, bez konieczności wysyłania ludzi w wieloletnią podróż, której mogliby zwyczajnie nie przeżyć.

W ramach szeroko zakrojonej misji New Frontiers już za kilka lat wyruszy sonda Dragonfly, której celem będzie Tytan, jeden z księżyców Saturna. Start planowany jest na czerwiec 2027. Na miejsce ma dotrzeć w 2034 roku i przez 3 lata prowadzić badania na powierzchni. No cóż, musimy poczekać.

Wystrzegajcie się zielonych ziemniaków, czyli rzecz o solaninie i chakoninie

Zapewne niektórzy z czytelników bloga obierają czasami ziemniaki. Jeśli przyglądamy się im uważnie, możemy dostrzec, że cienka warstwa miąższu pod skórką czasem ma kolor zielonkawy albo nawet wręcz zielony. Powinno to być dla was sygnałem ostrzegawczym. Taki wygląd ziemniaka oznacza, że kryją się w nim związki potencjalnie szkodliwe dla zdrowia, a nawet zagrażające życiu.

Nieco ponad 200 lat temu w jagodach psianki czarnej (Solanum nigrum), należącej, podobnie jak ziemniak, do rodziny psiankowatych, wykryto solaninę. Jest to związek organiczny należący do grupy glikoalkaloidów. Rozszyfrujmy tę nazwę: gliko- oznacza coś pochodzącego od cukrów (węglowodanów), natomiast alkaloidy to grupa związków organicznych zawierający azot i mających charakter zasadowy (z małymi wyjątkami). W przypadku solaniny mamy do czynienia z trzema cząsteczkami cukrów prostych (konkretnie glukozy, ramnozy i galaktozy – lewa strona na wzorze) oraz częścią alkaloidową (po prawej). Tu warto dodać, że obok solaniny spotkamy tam też związek podobny strukturalnie, a mianowicie chakonina (różnią się cukrami w części „gliko” i w niewielkim stopniu w części alkaloidowej).

Wzór strukturalny solaniny
źródło: Wikimedia, licencja: domena publiczna

Wzór strukturalny chakoniny
źródło: Wikimedia, licencja: domena publiczna

Skąd solanina bierze się w ziemniakach? Po co jest syntetyzowana? Sprawa jest dość prosta: jest ona silnym naturalnym pestycydem. Dzięki jej obecności wszelkie niepożądane stworzenia (owady itp.) omijają rośliny szerokim łukiem. Jest to więc naturalny system obrony rośliny przed szkodnikami. Solanina jest syntetyzowana w niewielkich ilościach w sposób ciągły, ale gdy np. wystawimy bulwy ziemniaka na światło słoneczne, tempo syntezy zdecydowanie wzrasta. Dlatego też nigdy nie przechowujemy ziemniaków w takim miejscu, w którym są one bezpośrednio oświetlone. Podobne przyśpieszenie reakcji syntezy ma miejsce w przypadku obecności szkodników roślin albo roślinożerców (fitofagów).

Co ciekawe – związek ten jest syntetyzowany z cholesterolu. Znamy związki pośrednie pomiędzy cholesterolem a solaniną, a więc tzw. ścieżkę biosyntetyczną, ale do dziś dokładnie nie wiadomo, jakie konkretnie enzymy katalizują kolejne reakcje. Natura bywa skomplikowana, prawda? A skąd ta zielona barwa miąższu? Solanina i chakonina to przecież związki bezbarwne. A jaki związek ma barwę zieloną? Oczywiście chlorofil! Zwykle nie ma go w ziemniakach, ale w sytuacji krytycznej zaczyna być tam syntetyzowany, aby roślina mogła uzyskiwać energię z fotosyntezy, co pozwala jej produkować glikoalkaloidy.

Ziemniaki po ekspozycji na światło dzienne – zielone obszary zawierają chlorofil, ułatwiający syntezę solaniny i chakoniny
źródło: Wikimedia, licencja: CC SA 3.0

No dobrze, a dlaczego powinniśmy się wystrzegać zielonych ziemniaków i solaniny? Myślę, że dość napisać, co się może dziać z organizmem człowieka po spożyciu solaniny. Mamy tu cały wachlarz objawów ze strony układu pokarmowego oraz nerwowego. Zacznijmy od mdłości, biegunki, wymiotów. Do tego dochodzą zaburzenia rytmu serca, bóle głowy, swędzenie skóry. Mało? No to dołóżmy jeszcze (w przypadkach silniejszego zatrucia) halucynacje, dreszcze, żółtaczkę, a nawet paraliż. Chyba wystarczy. Tak czy inaczej – grubo!

Objawy najczęściej pojawiają się 8-12 godzin po spożyciu posiłku zawierającego solaninę, ale czasem wystarczy kwadrans. Wspomniana wcześniej chakonina ma dość podobne działanie do solaniny, ale interesujące jest to, że mieszanina tych dwóch glikoalkaloidów działa silniej niż każdy z osobna. Jest to przykład tzw. synergizmu. Co gorsza – nie ma żadnej odtrutki na toksyczne działanie solaniny, trzeba poczekać, aż zostanie wydalona z organizmu. W przypadku silnego zatrucia czasem wymagane jest płukanie żołądka.

Ciekawą sprawą jest to, że tak naprawdę nie wiemy dokładnie, na czym polega toksyczne działanie solaniny i chakoniny. Proponowane są rozmaite mechanizmy, ale wśród badaczy brak jest jednoznacznego poparcia któregoś z pomysłów. Mówi się o oddziaływaniu z błoną mitochondrium, w trakcie którego zmianie ulega potencjał błonowy. Łańcuch reakcji prowadzi w efekcie do apoptozy.

Jak się ustrzec zatrucia?

Ziemniaki są tak naprawdę smaczne i zdrowe. Jednak jeśli zauważymy, że pojawia się tam barwa zielona, musimy się strzec. W zasadzie najlepiej się ich pozbyć, ale jeśli tych obszarów zielonych nie jest zbyt dużo, wystarczy je odciąć i wyrzucić. Uważajcie też na ziemniaki wypuszczające kiełki. W ich okolicach także rośnie stężenie solaniny i innych glikoalkaloidów. Czy kiełkujące ziemniaki też trzeba wyrzucić? Niekoniecznie, ale kiełki trzeba wyciąć ze sporym zapasem. Jeśli mamy wątpliwości, pozbądźmy się takich bulw.

A może wystarczy je ugotować? Przecież złożone związki organiczne zwykle ulegają rozkładowi w wyższych temperaturach. No niestety, nie w tym przypadku. Gotowanie ma znikomy wpływ na poziom solaniny. Jej zawartość zmniejszy się zaledwie o kilka procent. Podgrzewanie w mikrofalówce pozwala na obniżenie poziomu tego związku o 15%. Najwięcej solaniny rozłoży się w czasie smażenia w wysokiej temperaturze (do 40%), ale to też może nie wystarczyć.

Możemy też sprawdzić organoleptycznie, czy ziemniaki zawierają dużo solaniny. Związek ten jest bardzo gorzki. Wystarczy więc odkroić mały kawałek surowej bulwy i chwilkę podotykać nim boków języka. Gorzkie? Wywalamy. Jest to sposób od tysiącleci stosowany przez rdzenny lud Ajmarów w Ameryce Południowej, krainie ziemniaka.

Moje spotkanie z solaniną

I na koniec drobny wtręt osobisty. Nie znałem tego ajmarskiego sposobu, gdy pół wieku temu, pracując na plantacji truskawek, zostałem poczęstowany ziemniakami w mundurkach ugotowanymi przez mojego wuja. Co ciekawe, jak się okazało później, to nie było zatrucie, lecz alergia na solaninę (lub chakoninę), o której nie miałem pojęcia. Pierwszym objawem było swędzenie dłoni, potem stóp, a w końcu całego ciała. Nie miałem mdłości ani innych objawów zatrucia. Ale intuicyjnie czułem, że coś jest nie tak. W lokalnej aptece nie chcieli mi sprzedać żadnego leku antyhistaminowego (takie czasy). Wsiadłem do pociągu Poznań – Konin, bo tam mieszkali rodzice (mama była lekarzem). Gdy wysiadałem na dworcu, miałem już solidnie obrzęknięte dłonie i stopy, zaczynały się trudności z oddychaniem. Gdy doszedłem do domu (700 m), nie byłem już w stanie nic powiedzieć, zaczynałem sinieć. Mama rozpoznała problem w ułamku sekundy, błyskawicznie wezwała pogotowie. Na szczęście na dyżurze był jej kolega, więc przyjechali natychmiast, wpadła ekipa z gotowym sprzętem i dostałem w dwie ręce dożylną dawkę uderzeniową leków: w jedną hydrokortyzon, w drugą wapno. Po 3-4 minutach obrzęk krtani zaczął znikać, oddech się wyrównał, wracałem do żywych. Potem przespałem 30 godzin. Lekarz z pogotowia, który się mną zajmował, powiedział, że gdybym jechał tym pociągiem jeszcze z 15-20 minut, po prostu bym zasnął. No dobra, dość kombatanctwa. Uważajcie na siebie, bo alergia czy zatrucie naprawdę mogą się skończyć dramatycznie. Szukajcie pomocy jak najbliżej, nie wsiadajcie do pociągów!

Ozyrys wraca na Ziemię

Wyprawa po garść regolitu

Od razu uprzedzam – w tym tekście nie chodzi mitologię egipską, konkretnie o boga śmierci i odrodzonego życia, który nauczył ludzi uprawiać rolę. Tym razem chodzi o coś bardziej rzeczywistego i kosmicznego – dosłownie. Sonda NASA nosząca nazwę OSIRIS-Rex (ang. Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer – sonda do badania pochodzenia, interpretacji widm, rozpoznania zasobów, bezpieczeństwa i regolitu) jest elementem jednej z najbardziej spektakularnych misji, jaką podjęli badacze kosmosu.

Sonda OSIRIS-Rex, wizja artystyczna
źródło: Wikimedia, licencja: domena publiczna

Jeszcze do niedawna tego typu misje były domeną literatury SF. Na początku XXI wieku, po skrupulatnych analizach badaczy Układu Słonecznego zaproponowano wysłanie w kosmos sondy, której głównym zadaniem miało być dotarcie do jednej z asteroid, pobranie próbek z jej powierzchni i dostarczenie ich z powrotem na Ziemię. Kosmiczna sprawa! Dla porządku: nie jest to pierwsza misja tego typu. W maju 2003 roku Japończycy wystrzelili sondę Hayabusa (jap. sokół wędrowny), która w listopadzie 2005 roku dotarła do planetoidy 25143 Itokawa i pobrała z powierzchni próbki. 13 czerwca wylądowały one na Ziemi, a sama sonda spłonęła zgodnie z planem w atmosferze.

Ale wróćmy do OSIRIS-a. Pamiętam dokładnie start z przylądka Canaveral na Florydzie – 8 września 2016 r. Przez kolejne cztery lata sonda wędrowała przez kosmos w kierunku asteroidy Bennu.

Asteroida Bennu – filmowana przez sondę z odległości 80 km
źródło: Wikipedia, licencja: domena publiczna

Dlaczego właśnie ta asteroida? Jest to niewielki (w skali kosmicznej) obiekt, mierzący niecałe 500 m. Okrąża Słońce w ciągu nieco ponad roku, a jej orbita nie przecina orbity Marsa, natomiast co jakiś czas przecina orbitę Ziemi. Istnieje więc pewne prawdopodobieństwo, że kiedyś może trafić w Ziemię (spokojnie, nie prędzej niż za sto lat z hakiem). Bennu odkryto we wrześniu 1999 r. Przez kilkanaście lat asteroida była obserwowana z obserwatorium Arecibo oraz Deep Space Network – sieć stacji nadawczo-odbiorczych NASA, której głównym zadaniem jest komunikacja z sondami kosmicznymi.

Na orbicie asteroidy oraz krótka wizyta

W pierwszym etapie OSIRIS-Rex wszedł na orbitę Bennu. Było to bardzo precyzyjne zadanie – niełatwo jest wykonać taki manewr, ponieważ naprawdę trudno wejść na orbitę aż tak małego ciała niebieskiego. Udało się tego dokonać w sylwestra, 31 grudnia 2018 roku. Rozpoczęła się seria okrążeń i mapowania powierzchni asteroidy. Na początku odległość od powierzchni wynosiła 6,5 km, a po pewnym czasie sonda zbliżyła się do Bennu na odległość zaledwie 1 km. Pozwoliło to na bardzo dokładne zmapowanie powierzchni i wybór miejsca pobrania próbek.

Sama procedura pobierania próbek wymagała specjalnych przygotowań. Podstawowym było ustawienie paneli słonecznych w kształt litery Y. Chodziło o to, żeby w trakcie kontaktu z powierzchnią Bennu pył, który pokrywał powierzchnię asteroidy, nie osiadł na panelach, co spowodowałoby zmniejszenie efektywności produkcji energii elektrycznej. 20 października 2020 sonda z powodzeniem dotknęła ramieniem powierzchni Bennu.

Moment pobierania próbki przez sondę – wizja artystyczna
źródło: Wikimedia, licencja: domena publiczna

Całość procedury była oczywiście transmitowana na Ziemię, dzięki czemu mogliśmy obserwować to niezwykłe wydarzenie w czasie niemal rzeczywistym (biorąc pod uwagę czas transmisji oczywiście). Próbki pobrane w czasie krótkiego kontaktu zostały wciągnięte do specjalnego pojemnika, który został następnie szczelnie zamknięty i przygotowany do lotu na Ziemię. Masa kapsuły, która właśnie podróżuje w kierunku nasze planety, wynosi ok. 46 kg. Jest wyposażona w elektronikę sterującą (awionikę) oraz spadochron. Przednia część to warstwa, której zadaniem jest ochrona całości przed nadmiernym wzrostem temperatury podczas podróży przez atmosferę. Procedura lądowania rozpocznie się na wysokości 31 km nad Ziemią, gdzie uruchomi się tzw. pilocik, natomiast na wysokości 3 km przy pomocy ładunków pirotechnicznych zostanie zwolniony główny spadochron hamujący.

Czekamy na lądowanie

Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, 24 września 2023 roku nastąpi lądowanie kapsuły z próbką z asteroidy Bennu – będzie to miało miejsce na poligonie wojskowym Utah Test and Training Range, 130 km na zachód od Salt Lake City.

Naukowcy z całego świata oczekują na szczęśliwe lądowanie kapsuły. Badania próbek zapewne potrwają jakiś czas, ale dadzą nam odpowiedzi na wiele pytań dotyczących powstawania Układu Słonecznego. Materia asteroid jest bowiem bardzo stara. Można powiedzieć, że to drobiny posklejane z resztek z „placu budowy Drogi Mlecznej”. Ot, takie resztki cegieł, zaprawy, dachówek.

Naukowcy bardzo poważnie traktują ten ostatni etap podróży Ozyrysa. 30 sierpnia 2023 roku NASA testowała procedurę przejęcia próbki wracającej z kosmosu. Kopia zasobnika została zrzucona z samolotu dokładnie w tym miejscu, w którym 24 września odbędzie się prawdziwe lądowanie. Wszystko odbyło się bez żadnych problemów. Po zabraniu próbki zostanie ona finalnie dostarczona do Houston.

Lecimy dalej

A co dalej z OSIRIS-Rex? 1,5 roku temu NASA podjęła decyzję o przedłużeniu misji i jednocześnie zmianie nazwy sondy na OSIRIS-APEX (APophis Explorer). Zostanie ona skierowana w stronę asteroidy 99942 Apophis. Jest to obiekt zbliżony rozmiarami do Bennu. Dlaczego właśnie ta asteroida? Obserwacje wskazywały, że istnieje szansa, iż właśnie ona może zagrozić Ziemi 13 kwietnia 2029 roku. Dziś już wiemy, że tak nie będzie, ale… kolejne bliskie spotkanie nastąpi dokładnie 7 lat później – 13 kwietnia 2036 roku. Spokojnie – obecne wyniki badań trasy Apophis sugerują, że co najmniej przez najbliższe 100 lat zderzenie nie nastąpi. Zgodnie z planem sonda ma się zbliżyć do asteroidy i wejść na jej orbitę. Co dalej? Na razie nie postanowiono, jest jeszcze trochę czasu, aby wszystko zaplanować.