馬上，太空飛行器將為我們帶回來自宇宙的微小石塊，它們能改寫太陽系的歷史嗎？
將外太空的一塊碎片捧在手心，會是什麼感覺？美國航空航天局（NASA）的奧西里斯王號小行星探測器（Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer，OSIRIS-REx）在經歷了7年的任務後即將返回地球，很快，一批幸運的科學家就會體驗到這種感覺。
這個探測器將從近地小行星貝努（Bennu）的表面帶回來一小罐石塊和塵土。「貝努是一顆來自太陽系早期的時間膠囊，我們即將打開它，成為第一批看到裡面有什麼的人，光是講到這裡都能讓我起雞皮疙瘩。」埃米·霍夫曼（Amy Hofmann）說道，她是NASA噴氣推進實驗室的一位同位素地球化學家，也是此次任務的一員。
包括霍夫曼在內，大約有200名科學家將收到OSIRIS-REx帶回的部分貨物。探測器將在今年9月24日釋放樣本返回艙，樣本返回艙將快速穿過地球大氣層，依靠降落傘降落在美國國防部猶他州測試訓練場內。如果一切順利，回收團隊會用直升機將它送到一個可攜式潔淨室中，移去隔熱罩，拆掉外殼，然後將它空運回美國休斯敦的詹森空間中心，那裡有專為它準備的設施。科學家會在那裡小心翼翼地打開內層容器，將它送到手套箱中，隔絕一切外界污染，從而拿到那些曾經到達過地球表面的小行星的原始碎片。（隕石也是不錯的選擇，但是穿越大氣層時無保護的燒蝕會改變它們的成分。）
這些樣本會揭示太陽系最初誕生時的狀況，其中又有哪些化學成分存在，比如胺基酸等——這些物質對生命的出現至關重要。「OSIRIS-REx開頭的『O』實際上代表生命的起源（origin of life），我們想理解在這些生命前體物質被送往地球的過程中，這些富碳小行星扮演著怎樣的角色。」美國亞利桑那大學的丹蒂·S.勞蕾塔（Dante S. Lauretta）說道，她是這項任務的首席研究員。
在這張紅藍立體圖像中，OSIRIS-REx的機械臂正伸向小行星貝努準備採樣。
OSIRIS-REx在距離貝努約24千米處拍攝的圖像。圖片來源：NASA/Goddard/University of Arizona
OSIRIS-REx於2016年發射，2018年抵達貝努。它在這塊太空巨石周圍運行了兩年，期間分別用機載相機、光譜儀以及其他設備進行了測量。這些掃描揭開了貝努的很多秘密，比如相比於一個堅固的整體，它更像是一團被鬆散綑紮在一起的石子；又比如它上面還有含水礦物。不過最重要的收穫還是收集到的小行星樣本。美國普渡大學的行星科學家、這項任務的研究員米歇爾·湯普森（Michelle Thompson）說：「我們擁有地球上最先進的技術，還有充足的時間和龐大的研究團隊。我們有能力進行協調分析，用多種不同的技術觀察同一份樣本——這種能力無可替代。而樣本的返回則是行星科學分析的開端。」
2020年10月，太空飛行器靠近小行星，快速地接觸到它的表面。執行採樣任務的是接觸即走採樣裝置（Touch-and-Go Sam-ple Acquisition Mechanism，TAGSAM），這是一條機械臂，能噴出氮氣攪動岩石和塵埃，將它們送入位於機械臂頭部的漏斗狀收集器中。勞蕾塔說：「它看起來像是一台空氣淨化器，只是空氣是我們自帶的。」採集過程中拍攝的圖像表明，採樣裝置挖到了大量物質，一些多出的樣本甚至卡到了TAGSAM系統外面。
製圖：珍·克里斯琴森（Jen Christiansen）
地球上的科學家打開TAGSAM後，OSIRIS-REx團隊能拿到四分之一的樣本，他們又會將這些樣本從詹森空間中心分發到全球各地的實驗室。其中4%的樣本會交給加拿大，他們也為任務作出了貢獻。至少0.5%的樣本會被送往日本，2010年和2020年，日本執行的兩次「隼鳥」任務將世界上第一批小行星樣本帶回了地球。而剩下的70%則將被封存，任何人都不能接觸，至少現在是這樣。「就像阿波羅任務一樣，我們想為未來的科學家保存大多數樣本。新的問題會不斷產生，未來的工具也會更加先進，我們想確保在那之前，我們沒有把所有樣本都用掉。」美國亞利桑那大學的科學家安德魯·雷亞（Andrew Rya）說，他是OSIRIS-REx樣本物理和熱分析工作組的負責人。
對於像貝努一樣的小行星，即使是最初步的科學發現都能顯著擴展我們對它的認知。雷亞的團隊將會測量：這些物質傳導熱量的能力；岩石顆粒中分子間的距離是多少；使碎塊結合在一起的力又有多強。探測器在環繞貝努時，科學家曾對這些數據作出過估計，將預估結果和測量結果相對比，也能在遠程測量其他小行星時使結果變得更準確——如果我們未來需要偏轉向地球襲來的小行星，這種能力或許會變得至關重要。
數據來源：「OSIRIS-REx, Returning the Asteroid Sample,」 by Thomas M. Ajluni et al. IEEE Aerospace Conference Paper, March2015; and「OSIRIS-REx: Sample Return from Asteroid(101955) Bennu,」 by Dante S. Lauretta et al., in Space Science Reviews, Vol.212; August2017( primary references)
霍夫曼將會用一種名為靜電場軌道阱（Orbitrap）的特殊質譜儀分析她的樣本，識別其中由不同同位素構成的特定有機分子，並對比它們的數量。例如，如果研究人員發現樣本中某種特定分子中有大量碳-13（一種稀有、穩定的碳同位素，比一般的碳原子多一個中子）取代了碳-12的位置，他們就能推斷出這些化合物形成時的溫度。「在OSIRIS-REx最初被提出時，這些測量技術甚至還是不可能實現的，它相當於專用於行星科學的刑事偵查技術。」霍夫曼說道。
湯普森計劃用電子顯微鏡研究貝努在漫長的時光中如何經受其他太空岩石的衝擊，以及如何被太陽表面噴出的高能粒子侵蝕。對樣本開展的其他實驗也將給出相應的結果，將這些測量結果結合起來，就能獲得太陽系早期的全面圖景，從而了解它是如何演化成今天這個樣子的。「我們要解答的問題非常豐富，從理解和描述太陽系的基本組成成分，到探尋這些物質的物理特性，都在預期涵蓋的範圍中。這項任務的結論將徹底重塑我們對這類天體的認知。每個人都應為此感到興奮。」湯普森說道。
