Niezwykłe odkrycie w regolicie z Bennu

Kilka miesięcy temu na Ziemię powróciła próbka materii pobranej w niezwykły sposób z asteroidy Bennu. Pisałem wtedy o tej wyprawie, a też o powrocie próbki, i obiecałem, że gdy tylko będą nowe doniesienia o analizach, na pewno wrócę do tematu. I właśnie nadszedł ten czas.
Zacznę może jednak od momentu, który nastąpił tuż po lądowaniu pojemnika z asteroidowym regolitem na amerykańskim poligonie wojskowym znajdującym się na pustyni w Utah. Wielka misja przebiegła z zegarmistrzowską precyzją. Okazało się jednak, że zaraz potem zaczęły się schody, do tego bardzo niespodziewane. Problemem okazało się otwarcie pojemnika. Aby zachować maksymalną sterylność, został on przeniesiony do specjalnego pomieszczenia, gdzie przystąpiono do otwarcia, a w zasadzie próby jego otwarcia.

Zespół badaczy otwiera w warunkach kontrolowanych pojemnik z regolitem z Bennu
źródło: nasa.gov, licencja: domena publiczna

Z 35 śrub udało się odkręcić 33, dwie nie puściły. Można sobie wyobrazić frustrację zespołu. Próbka została pobrana w fantastyczny sposób, potem przyleciała w okolice Ziemi, przebywając ponad 6 mld km. Wylądowała bezpiecznie na powierzchni. No i nagle stop, śrubki nie puszczają, a nie ma narzędzia, którego można by użyć. Musiały minąć ponad trzy miesiące do chwili, w której ogłoszono: mamy to!
Ktoś mógłby powiedzieć: no jak to, mamy XXI wiek, a nie ma narzędzi, aby to otworzyć? Nie mieli WD-40? Otóż nie. Do operacji wewnątrz pomieszczenia na poligonie można było użyć wyłącznie narzędzi, które były wewnątrz. Reguły są jasne: żadnej zewnętrznej ingerencji, ani tym bardziej ziemskich substancji, szczególnie organicznych. Wszystko musi być wyczyszczone, wysterylizowane, maksymalna precyzja. Na szczęście po wielu próbach w końcu się udało, ale dopiero w styczniu 2024 r.

Ciekawe wyniki badań wstępnych
Naukowcy z wielką ochotą zabrali się do analiz. Mieli wreszcie coś niezwykłego – praktycznie nietkniętą garść materiału z czasów początku naszego układu. Niedawno ujawniono wyniki wstępnych badań. Bez wchodzenia w szczegóły napiszę, że najpierw próbka była badana pod mikroskopem. Okazało się, że obserwowane ziarenka są w większości ciemnego koloru, pokryte warstewką jasnej substancji. I właśnie ona skupiła na sobie zainteresowanie badaczy.

Próbki regolitu widziane pod mikroskopem. Białe fragmenty to fosforany
Żródło: nasa.gov, licencja: domena publiczna

Prosta analiza chemiczna wykazała, że składa się głównie z kationów magnezu (Mg2+) oraz sodu (Na+), a także anionów fosforanowych (PO43-). Czyli mamy fosforan magnezu i sodu. Cóż w tym sensacyjnego? Przecież na Ziemi spotykamy go w wielu miejscach, w różnych formacjach geologicznych. To prawda, ale te minerały są ściśle związane z wodą, z oceanami. Wygląda więc na to, że te niepozorne szare kryształy powstały kiedyś w jakimś zbiorniku wodnym w pierwotnym świecie sprzed miliardów lat. Potem asteroida, z których jest zbudowana, została jakoś wyrwana ze swojego środowiska (które zapewne strasznie dawno temu przestało istnieć) i ruszyła w podróż po Układzie Słonecznym. Co ciekawe, wcześniejsze zdalne badania Bennu nie wykazały obecności pochodnych fosforu w tamtejszym regolicie. Jeśli dodamy do tego już posiadane dane o tym, że są tam związki węgla oraz woda, mamy już sporo składników ważnych, jeśli analizujemy to, w jaki sposób powstał nasz system planetarny. Bo tak naprawdę Bennu to jeden z odpadów, który pozostał z tej kosmicznej budowy – ot, takie pół pokruszonej cegły.
Głównymi minerałami tworzącymi regolit Bennu są jednak krzemiany, konkretnie serpentyn oraz różne smektyty (jednym z nich jest bentonit, znany zapewne miłośnikom kotów). Nic w tym dziwnego, ponieważ krzem (Si) jest jednym z najczęściej występujących w kosmosie pierwiastków, a krzemiany są wszędzie.
Badanie regolitu z Bennu da nam zapewne nieco odpowiedzi na pytania dotyczące tego, jak się tworzył Układ Słoneczny. Warto jednak uświadomić sobie, że jednocześnie pojawi się dużo nowych pytań, na które będziemy musieli znaleźć odpowiedzi.
Analizy skałek z Bennu uświadamiają nam też inną rzecz. Prawdopodobnie nieprędko (jeśli w ogóle) człowiek zapuści się na tyle daleko w kosmos, aby osobiście pobierać próbki i je badać. Kilka krajów pokazało jednak, że możemy to wszystko osiągnąć, wykorzystując urządzenia automatyczne – zaprogramowane wcześniej i same odbywające nawet długie podróże, bez narażania ludzi na promieniowanie kosmiczne oraz niewygody związane z wielomiesięczną podróżą w ograniczonej przestrzeni.
Stąd nie może dziwić, że misje związane z pobieraniem kosmicznych próbek i przewiezieniem ich na Ziemię w najbliższych latach będą dość liczne. Poza USA i ZSRR (dziś Rosją) do klubu eksploratorów kosmosu dołączyły Chiny, Japonia oraz Indie, jak też ponadnarodowa Europejska Agencja Kosmiczna. Plany obejmują pobieranie próbek z Księżyca, Marsa (oraz jego księżyca, Fobosa), rozmaitych asteroid oraz komet. Na wyniki nieco poczekamy.

I taka refleksja osobista: od dzieciństwa jestem fanem Lema i klasycznej literatury SF. Marzyłem wtedy o tym, że może kiedyś sam polecę gdzieś tam, daleko. Ot, fantazje małolata. Dziś już nie mam złudzeń. Być może człowiek w ciągu kilkudziesięciu lat poleci na Marsa. I tyle, dalsza podróż praktycznie nie jest możliwa. Jesteśmy zbyt kruchymi organizmami, aby odbyć dalsze wędrówki, nawet w naszym układzie planetarnym. A podróże do gwiazd… no cóż, pozostaną w literaturze SF raczej na zawsze.

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.

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.