Sekarang terbang dalam formasi dengan asteroid Bennu, pesawat ruang angkasa OSIRIS-REx akan menghabiskan delapan belas bulan ke depan mengamati bagian asli tata surya primordial ini: memetakan komposisinya, mempelajari gerakannya, dan mengolah mengapa dan ke mana benda-benda serupa tersebut berada. Survei awal ini adalah untuk mengantisipasi Hari Kemerdekaan 2020, ketika pesawat ruang angkasa — seukuran truk UPS dengan mobilitas burung kolibri — akan menekan mekanisme pengumpulan sampel terhadap Bennu untuk membawa pulang tabung bersegel dari asteroid kelas-A premium untuk A analisis di laboratorium di seluruh dunia.
“Kita akan melihat Bennu dari sudut cahaya, dan begitu kembali ke Bumi, turun ke atom-atom penyusunnya. Sangat menakjubkan. Tidak ada badan lain yang benar untuk itu, ”kata Dante Lauretta, penyelidik utama misi, dari kantornya di Lunar and Planetary Laboratory di University of Arizona. Dia berpikir sejenak, dan menambahkan, "Mungkin Wild 2."
Komet Wild 2 disampel oleh misi Stardust NASA pada tahun 2004. Itu adalah misi sampel-kembali pertama badan tersebut sejak program Apollo, meskipun tidak mendekati keberanian apa yang Lauretta dan timnya lakukan di Bennu. Stardust mengumpulkan partikel di belakang komet, yang terbesar adalah sekitar satu milimeter, dan menemukan asam amino penting untuk kehidupan, mengubah pemahaman ilmiah tentang pembentukan komet. OSIRIS-REx, di sisi lain, akan membawa pulang hingga 4, 4 pon asteroid berkarbon. Tidak mungkin untuk memprediksi apa yang akan diungkapkan tambangnya, karena konstituen Bennu diyakini lebih tua dari tata surya itu sendiri, tetapi mempelajari bahan kuno semacam itu kemungkinan akan mengisi kekosongan dalam model pembentukan tata surya kita dan jalur yang akhirnya mengarah untuk hidup di Bumi.
Gambar asteroid Bennu diambil oleh pesawat ruang angkasa OSIRIS-REx pada 16 November 2018, dari jarak 85 mil (136 km). (NASA / Goddard / Universitas Arizona) Misi sampel-kembali persis seperti apa suaranya, mengambil beberapa spesimen surgawi di habitat aslinya dan membawanya pulang untuk dianalisis. Meskipun para ilmuwan planet telah bekerja sihir dengan pendarat dan penjelajah, proksi mekanik mereka masih sangat terbatas dalam ilmu yang bisa mereka lakukan. Muatan ilmiah robot dibatasi oleh massa dan kekuatan, sementara spektrometer di Bumi dapat menjadi ukuran bangunan. Synchrotron mungkin sepanjang satu kilometer. Itu adalah ukuran Star Trek. Gagasan di balik pengembalian sampel adalah bahwa jika kami tidak dapat membawa alat ke target, kami akan membawa target ke alat.
"Saya berada di gedung ini pada 2008 ketika pendarat Phoenix berada di permukaan Mars, dan sendok pertama Mars tidak akan terlepas dari lengan robot untuk dianalisis, " kata Lauretta. “Mereka akhirnya menemukan jawabannya. Mereka menghangatkannya, dan itu melepaskan dan membuat jalan ke spektrometer massa, dan kami menggaruk-garuk kepala kami dan mencoba memahaminya. Dan saya berpikir: Jika saya memiliki satu butir yang bisa saya usap dari sendok itu, saya bisa memberi tahu Anda informasi seratus kali lebih banyak daripada apa yang baru saja Anda dapatkan dari instrumen itu. "
Tidak semua bidang studi planet maju dengan analisis sampel. Seorang ahli geofisika yang berharap untuk memahami objek planet mungkin tidak akan mencapai sekop regolit alien pada awalnya. NASA memiliki irama eksplorasi yang mapan untuk memahami benda-benda planet: terbang, pengorbit, pendarat, penjelajah, misi sampel-kembali dan kemudian misi manusia. Bulan memeriksa setiap kotak. Mars 2020, rover NASA berikutnya yang akan diluncurkan pada tahun yang sama, akan memulai proses caching sampel. Ini akan membotolkan kotoran Mars untuk pendarat masa depan untuk berkumpul dan meledak kembali ke rumah. Setelah itu, Anda mengirim astronot.
"Selama beberapa dekade, sampel sangat hilang dari studi Mars, " kata Lindy Elkins-Tanton, direktur School of Earth and Space Exploration di Arizona State University. “Semaju kita dengan instrumentasi jarak jauh, sungguh menakjubkan betapa banyak lagi yang kita pelajari ketika kita mendapatkannya di tangan kita. Tidak ada substitusi. ”
Meskipun para ilmuwan planet mempelajari meteorit Mars untuk mengetahui sejarah planet itu, meteorit tidak dapat menjawab pertanyaan apakah Mars pernah menjadi tempat tinggal. Selain itu, para ilmuwan tidak tahu secara tepat di mana atau kapan sampel berasal sebelum jatuh ke Bumi. Meskipun meteorit dari Mars yang ditemukan di Bumi dapat diberi tanggal secara akurat, mereka dianggap sebagai sampel yang bias, muda relatif terhadap permukaan Mars.
Elkins-Tanton adalah bagian dari tim sains Mars 2020 dan bertindak sebagai penyelidik utama misi Psyche NASA untuk mempelajari asteroid logam, yang diduga sebagai inti planet, yang akan diluncurkan pada 2022. Ia mengatakan bahwa segera, para ilmuwan akan mempelajari Mars sampel untuk bahan organik dan makeup isotop mereka. Studi rasio isotop semacam itu akan memberikan indikasi kuat apakah materi itu diciptakan oleh kehidupan.
Para peneliti juga akan memberi tanggal sampel, "sesuatu yang kita tidak bisa lakukan dengan akurasi dengan robot, " kata Elkins-Tanton. "Dibutuhkan kerja super, sangat baik di laboratorium isotop untuk mendapatkan usia yang tepat dari butiran mineral atau batuan atas." Para ilmuwan saat ini tidak memiliki tanggal absolut untuk batuan di permukaan Mars, dan "sampel akan membantu menyelesaikan beberapa berdebat tentang kapan Mars basah. Apa eon yang berbeda, era aktivitas kimia yang berbeda di permukaan di Mars? "
Wahana antariksa dari setiap cita rasa pada dasarnya dibatasi oleh perangkat ilmiah yang mereka gunakan. Pada saat Galileo tiba di Jupiter pada tahun 1995, instrumentasinya sudah sepuluh tahun. Meskipun teknologi melompat maju selama dekade itu, Galileo tua yang malang tidak dapat memanfaatkannya. Misi sampel, di sisi lain, pada dasarnya adalah bukti masa depan, kata Ryan Zeigler, kurator sampel Apollo di NASA. Seiring kemajuan teknologi, sampel dapat ditarik dari penyimpanan dan ditinjau kembali untuk analisis baru.
"Saya tumbuh dalam ilmu bulan dengan bulan kering tulang, " katanya. “Di Bumi, hampir setiap batu memiliki mineral di dalamnya dengan air yang terikat di dalamnya. Tetapi ketika para ilmuwan melihat sampel Apollo, mereka tidak melihat itu. ”Kekurangan air ini diperhitungkan dalam model-model bagaimana bulan terbentuk, bagaimana bulan berevolusi, dan pada gilirannya, menyarankan dari apa Bumi pernah dibuat. "Dan kemudian sepuluh tahun yang lalu, kami memiliki instrumen yang lebih baik dan melihat lagi pada gelas dan mineral dalam sampel bulan dan menemukan air di keduanya." Model bulan harus dikerjakan ulang. “Jika ada volatil di bulan, apakah hipotesis dampak raksasa itu layak? Ya, tetapi para ilmuwan harus mengubah cara dampak raksasa bekerja untuk menjaga volatilitas. Itu penting. "
Analisis semacam itu akan membayar dividen ketika astronot kembali ke sana. “Dibutuhkan banyak uang untuk mengirim apa pun ke bulan, jadi setiap pemanfaatan sumber daya yang dapat kita lakukan di lokasi adalah kuncinya. Dan kita dapat menggunakan komposisi bulan dari sampel Apollo untuk memahami apa yang bisa kita gunakan. ”Zeigler menjelaskan bahwa logam dalam regolith bulan mungkin digunakan untuk membuat habitat. Air mungkin juga diekstraksi. “Para ilmuwan telah menemukan setengah lusin cara berbeda untuk membuat oksigen dari tanah bulan, menggunakan sampel Apollo, dalam skala kecil, untuk berlatih. Jika saya bisa menghasilkan banyak air di bulan, atau hidrogen dan oksigen — itu bahan bakar roket! Yang pada gilirannya memungkinkan eksplorasi manusia dari bagian lain dari tata surya. "
Pesawat ruang angkasa OSIRIS-REx milik NASA diungkapkan setelah tutup pelindungnya dilepas di dalam Payload Hazardous Servicing Facility di Kennedy Space Center di Florida, pada 21 Mei 2016. (NASA / Dimitri Gerondidakis) Semua sampel benda langit ditangani dan disimpan oleh Divisi Penelitian dan Eksplorasi Astromaterial dari Pusat Antariksa Johnson NASA di Houston. Setiap kali sampel baru dikumpulkan, fasilitas baru dibangun agar sesuai dengan sumbernya dan menjaga sampel tetap terisolasi dan tidak ternoda. Meskipun OSIRIS-REx tidak akan mengembalikan sampel Bennu sampai tahun 2023, Johnson akan segera memulai pembangunan set laboratorium baru untuk menampung Bennu dan juga bagian dari asteroid Ryugu, yang akan segera diambil sampelnya oleh pesawat ruang angkasa Badan Antariksa Eksplorasi Jepang (JAXA) Jepang Hayabusa-2.
Pusat NASA telah melakukan penelitian tentang cara menyimpan sampel Mars; itu hanya masalah mendapatkan misi yang cukup dekat dengan garis finish untuk memobilisasi crane dan buldoser untuk fasilitas penyimpanan baru di Bumi. Demikian juga, divisi astromaterial mengawasi misi Jepang Martian Moons Exploration (MMX), yang akan diluncurkan pada tahun 2024 dan mencicipi yang lebih besar dari dua bulan Mars, Phobos.
Lebih dekat ke rumah, ada CAESAR, seorang finalis untuk program New Frontiers NASA, yang akan mencicipi komet 67P / Churyumov-Gerasimenko pada tahun 2038 jika disetujui untuk pendanaan. "Kami sudah melihat apa yang diperlukan untuk membuat sampel dari komet, " kata Zeigler. “Untungnya kita punya banyak waktu, karena itu menantang. Dingin, ada gas yang terlibat, ada volatil yang terlibat. Itu bukan tidak mungkin, tetapi itu akan mengharuskan kita untuk mempelajari kembali bagaimana kita melakukan ini dan menghasilkan protokol untuk bagaimana kita menangani sampel yang sepenuhnya baru. ”
Mendapatkan sampel kembali ke Bumi, meskipun sangat menantang, hanya setengah dari pertempuran. Ilmu nyata dimulai setelah mereka aman dan sehat dalam penyimpanan.
"Salah satu alasan sampel Apollo masih berguna bagi sains, " kata Zeigler, "adalah karena kita telah menghabiskan waktu dan upaya untuk merawatnya dengan baik, sehingga mereka memberi tahu kita tentang bulan, dan bukan Houston."
David W. Brown adalah penulis One Inch From Earth, kisah para ilmuwan di balik misi NASA ke Europa. Ini akan diterbitkan tahun depan oleh Custom House.
