Κυνήγι της κοσμικής προέλευσης της ζωής
OSIRIS-REx. Hayabusa2. Σημειώστε αυτά τα δύο ονόματα:θα ακούσετε πολλά για αυτά τους επόμενους μήνες και χρόνια. Αυτά τα διαστημόπλοια – το ένα που λειτουργεί από τη NASA και το άλλο από την Ιαπωνική Υπηρεσία Αεροδιαστημικής Εξερεύνησης, JAXA – θα μπουν αυτό το καλοκαίρι το καθένα σε τροχιά γύρω από έναν αστεροειδή στόχο. Υπόσχονται να μας διδάξουν πολλά για την προέλευση του Ηλιακού Συστήματος, πώς θα μπορούσαμε να εκτρέψουμε έναν αστεροειδή σε τροχιά σύγκρουσης με τη Γη, ακόμη και τη μοριακή προέλευση της γήινης ζωής.
Τόσο το OSIRIS-REx της NASA όσο και το Hayabusa2 της JAXA είναι αποστολές επιστροφής δειγμάτων, πράγμα που σημαίνει ότι όχι μόνο θα αγγίξουν απαλά την επιφάνεια του αστεροειδούς τους για να συλλέξουν μια σέσουλα από το αρχαίο υλικό του, αλλά θα το επιστρέψουν στη συνέχεια με ασφάλεια στους επιστήμονες που περιμένουν με ανυπομονησία στη Γη . Αυτό το είδος αποστολής ταξιδιού επιστροφής στο βαθύ διάστημα είναι εξαιρετικά περίπλοκο και και οι δύο ανιχνευτές είναι θαύματα μηχανικής. Ο ιαπωνικός ανιχνευτής αποτελεί συνέχεια της προηγούμενης αποστολής αστεροειδών Hayabusa, η οποία επέστρεψε ένα μικρό δείγμα από τον αστεροειδή Itokawa το 2010. Παρά το γεγονός ότι υπέστη πολλές δυσλειτουργίες, ο Hayabusa σημείωσε μια σειρά από επιτεύγματα, συμπεριλαμβανομένου του ότι ήταν το πρώτο διαστημικό σκάφος που σχεδιάστηκε για προσγείωση και απογειωθεί από έναν αστεροειδή και ο πρώτος που επέστρεψε ένα δείγμα αστεροειδούς στη Γη.
Διαβάστε περισσότερα:
- Καλώς ήρθατε στην Asgardia – το έθνος που χρηματοδοτείται από κρυπτονομίσματα με τα μάτια στραμμένα στη Σελήνη
- 10 μελλοντικές διαστημικές αποστολές που πρέπει να περιμένουμε
Το Hayabusa2 χρησιμοποιεί την ίδια βασική δομή διαστημικού σκάφους με τον προκάτοχό του, αλλά ενσωματώνει περισσότερα εφεδρικά συστήματα για τη βελτίωση της αξιοπιστίας, μαζί με ορισμένες τεχνολογικές εξελίξεις. Εκτός από τις αναβαθμίσεις στην κεραία επικοινωνίας και στα συστήματα καθοδήγησης, οι κινητήρες ιόντων του Hayabusa2 είναι 25 τοις εκατό πιο ισχυροί από τους προκατόχους του και ο ανιχνευτής θα μπορεί να ελέγχει αυτόνομα τη δική του τελική κάθοδο στην επιφάνεια του απομακρυσμένου αστεροειδούς. Το Hayabusa2 είναι επίσης σαν ένα μητρικό σκάφος από μόνο του – θα αναπτύξει ένα μικρό προσεδάφιο και τρία ρόβερ στην επιφάνεια του αστεροειδούς για μια πιο προσεκτική ματιά, το οποίο μπορεί να πηδήξει γύρω από το τοπίο σε διαφορετικές τοποθεσίες.
Εν τω μεταξύ, το OSIRIS-Rex της NASA (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) θα είναι η πρώτη αποστολή επιστροφής δείγματος αστεροειδών των ΗΠΑ. Αυτό το διαστημόπλοιο είναι περίπου διπλάσιο από το μέγεθος του Hayabusa2 και αντί να χρησιμοποιεί κινητήρες ιόντων θα εκτοξεύει τυπικούς προωθητήρες πυραύλων για να επιταχύνει στην τροχιά του προς τον αστεροειδή στόχο του. Όταν φτάσουν αυτό το καλοκαίρι, και οι δύο αποστολές θα ερευνήσουν τους αστεροειδείς-στόχους τους για περίπου ενάμιση χρόνο, χαρτογραφώντας τις επιφάνειες και ανιχνεύοντας από απόσταση ορυκτά χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες θα χρησιμοποιήσουν αυτά τα αποτελέσματα για να τους βοηθήσουν να αποφασίσουν το καλύτερο σημείο στους αστεροειδείς τους για να κατέβουν Hayabusa2 και OSIRIS-REx για να συλλέξουν τα δείγματά τους.
Χρονοκάψουλες
Οι αστεροειδείς είναι σημαντικοί επειδή αντιπροσωπεύουν το αρχέγονο υλικό που έχει απομείνει από την κατασκευή των πλανητών. Είναι σαν χρονοκάψουλες πριν από τη δημιουργία της Γης, διατηρώντας την ύλη από την αρχή του Ηλιακού Συστήματος. Μελετώντας τα από κοντά, οι επιστήμονες ελπίζουν να είναι σε θέση να απαντήσουν σε μερικές αρκετά θεμελιώδεις ερωτήσεις σχετικά με το σχηματισμό και την ανάπτυξη του Ηλιακού Συστήματος. Συγκεκριμένα, θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς γεννήθηκαν πλανήτες όπως η Γη, επιτρέποντάς μας να παρατηρήσουμε το υλικό από το οποίο σχηματίζονται οι βραχώδεις πλανήτες.
Ακόμη πιο συναρπαστικό είναι ότι τόσο το OSIRIS-REx όσο και το Hayabusa2 στέλνονται σε ανθρακούχους αστεροειδείς. Αυτοί οι τύποι διαστημικών πετρωμάτων έχουν υψηλό ποσοστό ενώσεων άνθρακα καθώς και ορυκτών που περιέχουν νερό και πιστεύεται ότι έχουν παραδώσει πολύ νερό στην αρχέγονη Γη για να γεμίσει τους ωκεανούς μας, μαζί με οργανικές χημικές ουσίες όπως τα αμινοξέα. Όπως λέει ο Δρ Yuichi Tsuda, διευθυντής έργου για το Hayabusa2, «Ο κύριος λόγος που επιλέξαμε τον αστεροειδή στόχο μας είναι ότι είναι τύπου C [πλούσιος σε άνθρακα]. Οι παρατηρήσεις με τηλεσκόπιο υποδεικνύουν ότι θα πρέπει να περιέχει πολύ άνθρακα καθώς και ορυκτά που σχετίζονται με το νερό, και έτσι μας δίνουν σημαντικές ενδείξεις για το πώς έγινε δυνατή η ζωή στη Γη. Δεν έχουμε εξερευνήσει ή δοκιμάσει ποτέ ξανά αυτόν τον τύπο αστεροειδών, επομένως αυτές οι αποστολές είναι πραγματικά συναρπαστικές».
Η οργανική χημεία αποτελεί τα δομικά στοιχεία όλης της ζωής στη Γη. Τα κύτταρα των οργανισμών αποτελούνται από ορισμένα μόρια ενωμένα μεταξύ τους σε μακριές αλυσίδες:αμινοξέα που χτίζουν τις πρωτεΐνες μας. νουκλεοτιδικές βάσεις που παράγουν DNA και RNA. και τις μακριές, ελαιώδεις αλυσίδες που αποτελούν τις εξωτερικές μεμβράνες των κυττάρων. Γνωρίζουμε ότι πολλά από αυτά τα χημικά δομικά στοιχεία σχηματίζονται στον κόσμο – μέσω αυτού που είναι γνωστό ως «αστροχημεία» – στα νέφη ψυχρού αερίου που επιπλέουν στο διάστημα, καθώς και στις θερμότερες περιοχές γύρω από τα παλιά, ετοιμοθάνατα αστέρια. Όταν αυτό το υλικό ενώνεται κάτω από τη βαρύτητα καθώς σχηματίζεται ένα νέο ηλιακό σύστημα, τα οργανικά μόρια ενσωματώνονται σε αστεροειδείς και κομήτες. Έτσι, ενώ οι αστεροειδείς δεν παραδίδουν πλήρως σχηματισμένα κύτταρα σε νεαρούς πλανήτες, μπορεί να έχουν προσφέρει πολλά δομικά στοιχεία για την προέλευση της ζωής – και η εύρεση οργανικών μορίων σε αυτούς τους αστεροειδείς θα πρόσφερε υποστήριξη για αυτήν την ιδέα.
Science Focus Podcast
- Τι μπορούν να μας πουν οι αστεροειδείς για το Ηλιακό μας Σύστημα
- Υπάρχει κανείς εκεί έξω;
Οργανικά μόρια όπως αμινοξέα έχουν βρεθεί στο παρελθόν σε μετεωρίτες που έχουν προσγειωθεί στη Γη, αλλά αυτές οι αποστολές θα είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες θα μπορέσουν να πάρουν στα χέρια τους ανθρακούχο υλικό απευθείας από έναν αστεροειδή. Αν και οι μετεωρίτες μας μεταφέρουν φυσικά κομμάτια αρχέγονου διαστημικού βράχου, μόλις προσγειωθούν είναι επιρρεπείς σε μόλυνση από το περιβάλλον της Γης. Και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι αποστολές επιστροφής δειγμάτων είναι τόσο σημαντικές για τους ερευνητές – το υλικό συλλέγεται από την πηγή και επιστρέφεται βιαστικά μέσω ενός ρομποτικού ταχυμεταφορέα.
Η καθηγήτρια Sara Russell είναι πλανητολόγος στο Μουσείο Φυσικής Ιστορίας του Λονδίνου και θα εκτελέσει μερικές από τις προκαταρκτικές μελέτες για το υλικό που επιστράφηκε από το OSIRIS-REx. «Έχω δουλέψει σε μετεωρίτες όλη μου την καριέρα, αλλά δεν είμαστε ποτέ πραγματικά σίγουροι τι είδους αστεροειδή ή από πού στο Ηλιακό Σύστημα προέρχονται», εξηγεί. «Το OSIRIS-REx είναι σαν να πηγαίνουμε σε μια μεγάλη εκδρομή για να διαλέξουμε το δικό μας δείγμα και όταν επιστρέψει στη Γη το 2023 θα είναι μια πραγματικά εκπληκτική στιγμή – το όνειρο ενός μετεωριτιστή έγινε πραγματικότητα!»
Τόσο η NASA όσο και η JAXA επέλεξαν τους αστεροειδείς-στόχους τους επειδή προσφέρουν παρθένο ανθρακούχο υλικό για μελέτη από τους ερευνητές. Αλλά χρειάζονταν επίσης αστεροειδείς που έχουν περίπου το σωστό μέγεθος (με αρκετή βαρύτητα ώστε οι ανιχνευτές τους να βρίσκονται σε τροχιά), που δεν περιστρέφονται πολύ γρήγορα (ώστε οι ανιχνευτές να μπορούν να αγγίξουν με ασφάλεια) και που βρίσκονται σε τροχιά κοντά στη Γη που οι ανιχνευτές μπορούν πραγματικά να φτάσουν. «Οι αστεροειδείς που πληρούν όλα αυτά τα κριτήρια είναι στην πραγματικότητα αρκετά σπάνιοι», λέει ο καθηγητής Hitoshi Kuninaka, ο οποίος ηγείται της ανάπτυξης των κινητήρων ιόντων Hayabusa2. Οι επιστήμονες της NASA επέλεξαν τον αστεροειδή 101955 Bennu για την αποστολή τους, ενώ το Hayabusa2 της JAXA κατευθύνεται προς το 162173 Ryugu. Και θα συλλέξουν τα δείγματά τους με θεαματικά τολμηρό τρόπο.
Αφού κάνει ελιγμούς σε τροχιά γύρω από το Bennu, το OSIRIS-REx θα χαμηλώσει αργά προς την επιφάνεια του αστεροειδούς, χωρίς να προσγειωθεί πραγματικά, και θα διπλώσει τα ηλιακά πάνελ του προς τα πάνω για να τα προστατεύσει. Εδώ, θα επεκτείνει έναν ρομποτικό βραχίονα και θα φουσκώσει μια απότομη έκρηξη αερίου αζώτου για να ανατινάξει σωματίδια στην κεφαλή συλλογής του. Μετά από μόλις πέντε δευτερόλεπτα, ο συλλέκτης δειγμάτων θα κλείσει και το OSIRIS-REx θα αρχίσει αυτόματα να απομακρύνεται από την επιφάνεια. Έχοντας συγκεντρωθεί οτιδήποτε μεταξύ 60 γραμμαρίων και 2 κιλών, αυτό το πολύτιμο φορτίο θα σφραγιστεί σε μια κάψουλα επανεισόδου και θα εκτοξευθεί πίσω προς τη Γη, όπου θα πέσει με αλεξίπτωτο με ασφάλεια στο έδαφος στη Γιούτα για να παραληφθεί.
Διαβάστε περισσότερα:
- Πέντε πράγματα που (μάλλον) δεν γνωρίζατε για τους κομήτες και τους αστεροειδείς
- Εισβολή εξωγήινων (κάποιων ειδών)! 10 από τους πιο φιλικούς εξωγήινους στην ταινία
Το Hayabusa2 είναι ακόμα πιο καινοτόμο. Φέρει μια συσκευή που ονομάζεται Small Carry-on Impactor (SCI), που αποτελείται από ένα χάλκινο βλήμα 2,5 κιλών και μια διαμορφωμένη γόμωση πλαστικού εκρηκτικού. Αυτό το εκρηκτικό θα εκτοξεύσει το κρουστικό εκκρεμές χαλκού στην επιφάνεια του Ryugu με πάνω από 7.000 km/h, ανατινάζοντας έναν κρατήρα ενώ το Hayabusa2 πετά γύρω από την μακρινή πλευρά του αστεροειδούς για να προστατευτεί από τα ιπτάμενα σκάγια. Μια κάμερα που κυκλοφόρησε από τον ανιχνευτή θα παρακολουθήσει την πρόσκρουση, μεταδίδοντας τις εικόνες στο Hayabusa2 πριν ο ανιχνευτής επιστρέψει στον κρατήρα για να συλλέξει το δείγμα του. Αυτό θα επιτρέψει στο Hayabusa2 να αναλύσει την εσωτερική δομή του αστεροειδούς και να συγκεντρώσει υλικό που δεν έχει εκτεθεί στην υπεριώδη ακτινοβολία και τον ηλιακό άνεμο.
Εισερχόμενα!
Πέρα από το να μας διδάσκουν για την προέλευση της Γης και τις συνθήκες ζωής, το OSIRIS-REx και το Hayabusa2 έχουν έναν άλλο κρίσιμο στόχο:να βοηθήσουν στην πρόληψη μιας κατακλυσμικής κοσμικής σύγκρουσης. Καθώς οι Bennu και Ryugu περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο κοντά στη Γη, είναι επίσης ακριβώς το είδος των αστεροειδών που αποτελούν πιθανό κίνδυνο για τον πλανήτη μας. Οι αστεροειδείς πέφτουν στη Γη σε όλη την ιστορία του πλανήτη μας και η μαζική εξαφάνιση πριν από 66 εκατομμύρια χρόνια που είδε την εξαφάνιση των δεινοσαύρων, μαζί με περίπου τα τρία τέταρτα όλων των ζωικών και φυτικών ειδών, συνέπεσε με έναν τεράστιο κρατήρα πρόσκρουσης στον Κόλπο του Μεξικού. Ο Bennu και ο Ryugu είναι πολύ μικρότεροι από τον αστεροειδή που μπορεί να πυροδότησε αυτό το γεγονός εξαφάνισης - και οι δύο έχουν μήκος λιγότερο από ένα χιλιόμετρο - αλλά τα αποτελέσματα θα εξακολουθούσαν να είναι καταστροφικά αν χτυπούσαν μια κατοικημένη περιοχή. Η τροχιά του Bennu, για παράδειγμα, το φέρνει κοντά στη Γη κάθε έξι χρόνια και έχει υπολογιστεί ότι υπάρχει 1 στις 1.410 πιθανότητες να μας χτυπήσει μεταξύ των ετών 2169 και 2199.
Το OSIRIS-REx θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς η τροχιά αστεροειδών όπως ο Bennu μπορεί να αλλάξει με την πάροδο του χρόνου μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως φαινόμενο Yarkovsky. Αυτή είναι μια μικροσκοπική δύναμη που προκαλείται από την εκπομπή υπέρυθρης ακτινοβολίας από την θερμαινόμενη από τον ήλιο επιφάνεια ενός αστεροειδούς, αλλά για μεγάλες περιόδους μπορεί να ωθήσει σημαντικά την τροχιά ενός αντικειμένου. Το OSIRIS-REx θα μελετήσει αυτό το φαινόμενο και τι σημαίνει για την πιθανότητα ο Bennu να χτυπήσει τη Γη στο μέλλον. Ο ανιχνευτής θα μετρήσει επίσης τις φυσικές ιδιότητες του αστεροειδούς. «Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε την εσωτερική δομή αστεροειδών όπως ο Bennu», εξηγεί ο Dr Kerri Donaldson Hanna, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης που θα βοηθήσει στις επιφανειακές έρευνες του OSIRIS-REx. «Είναι ένα ενιαίο σώμα ή ίσως αποτελείται από πολλούς μεγάλους ογκόλιθους που συγκρατούνται μόνο χαλαρά; Θα πρέπει να το γνωρίζουμε αυτό προτού μπορέσουμε να αποφασίσουμε για την καλύτερη τεχνική για να προσπαθήσουμε να εκτρέψουμε έναν αστεροειδή εάν βρισκόταν σε τροχιά σύγκρουσης."
Αυτές οι αποστολές είναι θεαματικές όχι μόνο για το θράσος τους, αλλά και για το τεράστιο εύρος του οράματός τους. Από την αρχή της ζωής στον πλανήτη μας μέχρι την προστασία της ζωής που τώρα προσκολλάται στην επιβίωση εδώ, το OSIRIS-REx και το Hayabusa2 υπόσχονται να προσφέρουν νέες ιδέες για τη θέση μας στον κόσμο.
Αυτό είναι απόσπασμα από το τεύχος 325 του BBC Focus περιοδικό.
Εγγραφή και παραλάβετε το πλήρες άρθρο στην πόρτα σας ή κατεβάστε το BBC Focus εφαρμογή για να το διαβάσετε στο smartphone ή το tablet σας. Μάθετε περισσότερα
Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard
