NASAのOSIRISミッションが小惑星サンプルを地球に届けた

9 月 24 日の朝、地球近傍小惑星ベンヌの未処理のサンプルを積んだ宇宙カプセルが、炎に包まれながら地球の大気圏に突入しました。10 分間の降下中、宇宙カプセルは熱シールドを使用して摩擦により速度を分散させました。宇宙カプセルはユタ州の軍事演習場に無事着陸し、NASA の 7 年間に及ぶオシリス・レックス (OSIRIS-REx) ミッションの終焉を告げました。約 9 オンスの小惑星の破片は、汚染物質が入らないように窒素に浸され、現在はクリーンルームに保管されています。

このミッションのメンバーは、5年以上にわたって、2016年にOSIRIS-REx宇宙船を建造、テスト、打ち上げ、2018年に地球から約2億700万マイル離れた小惑星ベンヌとランデブーし、2020年にロボットアームを使ってベンヌの半カップ分をつかみ、2021年に地球への帰還コースを設定するなど、複数の技術的課題に直面しました。

OSIRIS-ReX ミッションの範囲は、遠い過去から比較的近い未来まで広がっています。約 20 年前、天文学者たちは古代の小惑星を間近で観察するだけでなく、実際に小惑星の一部を持ち帰ろうとしました。そして、その科学的観測は数十億年前の過去まで遡ります。45 億年以上前のこの小惑星から採取されたサンプルは、生命の起源そのものの手がかりとなる可能性があります。また、数世紀後にベンヌが地球に衝突する恐れがあるときに備えて、私たちに準備を促すことにもなります。

未開の小惑星の力

OSIRIS-REx のサンプルは、初期の太陽系にどのような化合物が存在していたかを徹底的に調査するチャンスです。宇宙の岩石の破片を地球に持ち帰ることで、研究者は宇宙船に搭載できるツールだけでなく、利用可能な最も強力な実験技術を活用できます。

「研究室で何かを持ち帰れるというのは、とてつもなく大きな力になります」と語るのは、NASA ゴダード宇宙飛行センターの生化学者で宇宙生物学者のジェイソン・ドウォーキン氏。同氏は、NASA が 2011 年にこのミッションの提案を受け入れて以来、OSIRIS-REx のプロジェクト科学者を務めており、2004 年の構想からミッションの計画に携わってきた。「探しているものについて考えが変わることもあります。新しい発見があれば、機器を調整できます。宇宙船に搭載するには大きすぎるだけでなく、私たちにとっては発射台よりも大きな装置を搭載することもできます。」

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ドゥオルキン氏は長年、初期の地球の有機化合物がどのように結合して現在の生命を形成したのかを解明するために、星間化学がどのように役立つかに興味を抱いてきた。ベンヌと似た物質でできた小惑星の物質が、地球に衝突した際に必要な成分を運んだ可能性もある。

衝突が起こったことはわかっているが、ベンヌのような物体からの「小惑星の衝突」がどれほど関連していたかはわからないとドゥウォーキン氏は言う。

サンプルを迅速に回収

ドウォーキン氏のような科学者が岩石の破片を調査する前、サンプルを安全に研究室に持ち込まなければならない。サンプル収集チーム（NASAの専門家、学術ミッションの科学者、米軍代表、そしてOSIRIS-REx宇宙船を製造したロッキード・マーティン社の科学者とエンジニア）は、ベンヌのサンプルをできるだけ早く回収するための練習に夏を費やしてきた。

カプセルが地球の大気圏に近づくと、回収チームはヘリコプターに乗り込み、赤外線画像を使ってカプセルの降下を追跡した。彼らはカプセルが停止した場所、ソルトレークシティ近郊にある国防総省のユタ試験訓練場の 36 マイル x 8.5 マイルのエリアに急いで到着した。急いでいた理由は、地球上の何かが 8.8 オンスの純粋なベンヌの物質を汚染する可能性を最小限に抑えるためである。

さらに、これを防ぐために、カプセルを回収するチームは着陸地点の周囲から土や物質のサンプルも採取した。こうすることで、科学者が何か「異常」なものを発見したとしても、それが汚染や環境からの何か他のもので説明できないことを確かめることができるとドゥウォーキン氏は言う。

カプセルは、大気圏突入時の時速27,650マイルから着陸時の時速11マイルまで減速し、軍事演習場の臨時クリーンルームに運ばれた。そこでカプセルは分解され、月曜に梱包されてヒューストンにあるNASAジョンソン宇宙センターに送られる。NASAはジョンソン宇宙センターに特別なクリーンルーム環境を建設しており、ここがベンヌの地球上の住処となる。

「サンプルは持ち帰られ、科学チームによって2年間研究されます」とドゥウォーキン氏は言う。「6か月以内に、非侵襲的技術を使用してサンプルを損傷することなくサンプルを記述する方法に基づいて、観察した内容のカタログを作成します。」

地球上の小惑星が教えてくれること

ドゥウォーキン氏によると、科学チームには検証すべき12の主要な仮説と54の副仮説があり、それらは4つの大まかなカテゴリーに分類される。

最初のカテゴリーは、宇宙にいる間に OSIRIS-REx がベンヌに対して行った観測をテストすることです。NASA が知りたいのは、たとえば、小惑星の鉱物学に関する遠隔機器の測定結果が地上でのテストでも有効かどうかです。有効であれば、これは NASA が宇宙船を送ってサンプルを採取しない他の小惑星に対する追加の遠隔調査の基準となります。

2 つ目のカテゴリーは、ドウォーキンのお気に入りで、サンプルにどのような有機化合物が存在するかを調べることです。サンプルにはアミノ酸、糖、アルデヒドが含まれている可能性があります。これらは、生命が誕生したときに地球上に存在していた成分と同じものである可能性があります。ベンヌでこれらがどのように存在するかを研究することで、宇宙で何億年もの間にそれらが受けてきた化学変化を明らかにすることができます。

太陽系の歴史は3番目のカテゴリーです。これはサンプルが語る太陽系周辺の歴史です。「原始太陽系星雲からサンプルを採取したクレーターの形成まで」ずっとです、とドウォーキンは言います。この見方では、ベンヌが極寒の宇宙を移動している間、太陽系の初期からの物質が冷蔵保存されていたかのようです。

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そして、4 番目の研究分野は、ベンヌの破片を持ち帰ったことでサンプルが変化するかどうか、またどのように変化するかを分析することです。「私たちはそれを収納する前の画像を見ました。それは同じでしょうか、それとも地球の大気圏に再突入したときに変化したのでしょうか」とドゥウォーキン氏は言います。「宇宙船、サンプルの処理や取り扱いによる汚染の証拠はありますか？」

4 つのカテゴリーすべてにわたる疑問の答えは、数か月から数年以内に得られるかもしれない。しかし、NASA は長期戦に備えている。今日の科学者がすぐにアクセスできるのは、サンプルの約 4 分の 1 だけだ。残りは、後の世代がより優れたツールとより多くの知識を持って活用できるという前提で、数十年間冷蔵保存される。

NASAは、アポロ時代の月のサンプルの一部で犯した過ちを繰り返さないようにしたいと考えている。当時は月の物質に対する検査はそれほど慎重ではなかった。「それは未来を武装させ、将来の世代が私たちを呪うのではなく感謝するようにすることだ」とドウォーキン氏は言う。

OSIRIS-REx ミッションには、将来を見据えた最後の側面がある。22 世紀後半、2170 年から 2200 年の間に、ベンヌが地球に衝突する可能性はわずかにある。「わずかな確率だが、ゼロではない」とドウォーキン氏は指摘する。OSIRIS-REx とその後のサンプル研究で収集された情報は、科学者や政治指導者が数十年の準備期間を経て、ベンヌの衝突を回避して壊滅的な衝突を防ぐ措置を講じる必要があるかどうかを判断するのに役立つ可能性がある。

「長い間ミッションに取り組み、それが将来、そしておそらく将来の惑星防衛のために科学的に報われるというのは素晴らしい気分です」とドウォーキン氏は言う。「45億年前に何が起こったかを考え始めると、そういう気持ちになります。将来についても考え始めるのです。」

このミッションが終了してから 20 分後、再び宇宙に戻り、宇宙船の新たな任務が始まりました。OSIRIS は現在、幅 1,000 フィートの小惑星アポフィスに向かっています。

この投稿はカプセルの着陸成功後に更新されました。