尋找生命起源的偉大壯舉

伊麗莎白·塔斯克

從神話傳說(shuō)到火星探險(xiǎn)，一直以來(lái)，人類都在宇宙中苦苦探尋生命的答案。但是，以往的所有嘗試都不像“隼鳥2”號(hào)這樣野心勃勃。

2014年12月，“隼鳥2”號(hào)宇宙飛船由日本宇宙航空研發(fā)機(jī)構(gòu)發(fā)射升空，旨在探尋小行星上是否具有生命起源的跡象。小行星是行星形成過(guò)程中的殘留碎片，就像宜家家居組裝完成后剩下的配件。大多數(shù)小行星在火星與木星的軌道之間圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，而“隼鳥2”號(hào)需要采集巖石樣本的小行星的軌道位于火星與地球軌道之間。

這樣一個(gè)飛行距離意味著“隼鳥2”號(hào)要到2018年年中才能到達(dá)1999 JU3小行星。到達(dá)小行星只是任務(wù)的前奏，一旦著陸，“隼鳥2”號(hào)就要開始投入探尋小行星的過(guò)往歷史，甚至太陽(yáng)系的生命起源等一系列偉大的壯舉中。如果說(shuō)“菲萊”登陸彗星就像脫箭入靶，那么，“隼鳥2”號(hào)還要在箭里塞滿移動(dòng)的微型“科學(xué)家”，隨箭射入靶心，對(duì)箭靶進(jìn)行探索，然后再將箭帶回來(lái)。

“隼鳥2”號(hào)的主要任務(wù)是尋找與地球上相匹配的水和氨基酸的存在跡象。水和氨基酸是合成蛋白質(zhì)和形成生命的主要物質(zhì)，如果能找到，那我們將有證據(jù)證明小行星擁有孕育生命的種子，并且具有對(duì)生命至關(guān)重要的介質(zhì)。

“隼鳥2”號(hào)的目標(biāo)小行星的直徑只有1000米，體積很小，引力太弱，無(wú)法容納液態(tài)水。但科學(xué)家之前對(duì)此小行星進(jìn)行的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，它的黏土層中含有水，這就意味著這顆小行星曾經(jīng)是某個(gè)較大行星的一部分，并且這顆較大行星的引力允許液態(tài)水的存在，然后星球消失了，只剩下如今的殘骸——小行星?！蚌励B2”號(hào)打算先對(duì)巖石進(jìn)行勘探，確定黏土層的位置，然后開始著陸。

“隼鳥2”號(hào)在小行星上收集完樣本后就會(huì)將它們帶回地球，而不是在太空中完成整個(gè)分析過(guò)程。這次著陸必將危險(xiǎn)重重，因?yàn)轱w行器與地球之間的對(duì)話存在延時(shí)，人類無(wú)法實(shí)時(shí)指揮，“隼鳥2”號(hào)只能自行著陸。

┋1. 實(shí)現(xiàn)接觸

為了順利著陸，“隼鳥2”號(hào)需要提前擲下一個(gè)目標(biāo)反射標(biāo)志，這個(gè)標(biāo)志中裝滿了小球，使它可以像沙包一樣降落在小行星表面，一旦穩(wěn)定下來(lái)就可以反射光線幫助下降中的飛行器確定位置?！蚌励B2”號(hào)下降至距離小行星表面不到30米處時(shí)，會(huì)開啟四個(gè)激光器以幫助其盡可能精確地降落到指定地點(diǎn)。在小行星較弱的引力的作用下，著陸過(guò)程將是短暫而緩和的，如果撞擊力太大，著陸艙很可能被彈回空中。然而，“隼鳥2” 號(hào)的首要目的是收集樣本，因此，它的解決辦法就是向小行星發(fā)射子彈頭。

┋2. 發(fā)射子彈

這顆重量為5 克的子彈以300米/ 秒的速度擊中小行星表面，爆炸彈起的塵埃會(huì)由

“隼鳥2”號(hào)的搖臂收集到樣本容器里。

盡管事先投入了大量時(shí)間進(jìn)行計(jì)劃和準(zhǔn)備，但著陸的風(fēng)險(xiǎn)還是非常大的。從名稱我們就可以知道，“隼鳥2”號(hào)是一架后續(xù)機(jī)型，在2003年至2010年，此前的“隼鳥”號(hào)曾造訪過(guò)另外一顆小行星。在“隼鳥”號(hào)著陸過(guò)程中，導(dǎo)航激光器在著陸點(diǎn)發(fā)現(xiàn)障礙物，降落自動(dòng)停止。稍后，“隼鳥”號(hào)繼續(xù)下降、反彈（“菲萊”的著陸過(guò)程也是如此），到達(dá)小行星表面后在那里停留了半小時(shí)之久，而非事先計(jì)劃的數(shù)秒。日本北海道大學(xué)的副教授橘省吾是“隼鳥2”號(hào)任務(wù)的首席研究員，他就此評(píng)論說(shuō)：“停留如此之久是非常危險(xiǎn)的，小行星表面的溫度非常高（接近1 0 0 ℃），飛行器不宜在此久留?！?/p>

“隼鳥”號(hào)成功地實(shí)現(xiàn)了二次著陸，但由于撞擊小行星表面的子彈頭的點(diǎn)火系統(tǒng)出現(xiàn)故障，這讓大家對(duì)它采集到的樣本的數(shù)量擔(dān)心不已。這一次，“隼鳥2”號(hào)的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)子彈點(diǎn)火系統(tǒng)非常自信。盡管如此，為了防止出現(xiàn)意外，他們還是制訂了備選方案。

┋3. 齒狀收集器

用來(lái)收集小行星表面物質(zhì)的搖臂底部邊緣呈齒狀排列?！蚌励B2”號(hào)從小行星地表升起時(shí)，這些齒狀結(jié)構(gòu)會(huì)將表層松散堆積的巖石拋向空中，然后，飛行器降低速度，讓這些快速移動(dòng)的沙礫碎片落進(jìn)樣本容器里。

┋4. 長(zhǎng)時(shí)間停留

“隼鳥2”號(hào)不能在小行星表面四處活動(dòng)，因此，它的“副手”——“福神”號(hào)（MASCOT，即“小行星表面移動(dòng)探測(cè)器”首字母的縮寫——譯者注）小型登陸器將代替它完成探險(xiǎn)?！案Ｉ瘛碧?hào)登陸器由德國(guó)和法國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)制造（這個(gè)團(tuán)隊(duì)也是“菲萊”的研發(fā)者），它將對(duì)小行星進(jìn)行零距離分析。借助廣角相機(jī)，“福神”號(hào)可以拍攝到“隼鳥2”號(hào)即將采集的微小巖石的周圍布局。此外，它也會(huì)釋放一個(gè)小流浪者探測(cè)器，對(duì)這個(gè)迷你巖石世界做進(jìn)一步探索，從相對(duì)廣闊的范圍提供地質(zhì)信息。同時(shí)，還可以測(cè)試小行星微引力環(huán)境下探測(cè)器的機(jī)動(dòng)性。

┋5. 多次觸地

與此同時(shí)，“隼鳥2”號(hào)返回空中準(zhǔn)備做二次著陸。通過(guò)第二、第三次觸地，“隼鳥2”號(hào)可以收集到不同地點(diǎn)的巖石樣本。“隼鳥2”號(hào)第三次觸地的目的是采集到小行星地表以下的物質(zhì)。這一次，它需要的就不再是指甲蓋大小的子彈頭了。

┋6. 大炮彈

沖突裝置是一個(gè)2.5千克重的扁平銅盤，可以在微重力的作用下飄浮在小行星表面。從飛行器釋放出來(lái)后，彈載計(jì)時(shí)器會(huì)觸發(fā)固著在其表面的重達(dá)4.5千克的炸藥，銅盤瞬間變身為一枚炮彈，以2千米/ 秒的速度沖向小行星表面，炸出一個(gè)直徑10米的大坑。爆炸前預(yù)留有一點(diǎn)時(shí)間，供“隼鳥2”號(hào)后撤以避免炸彈殘骸對(duì)其造成傷害。每個(gè)人都不想錯(cuò)過(guò)爆炸的精彩瞬間，因此，“隼鳥2”號(hào)會(huì)釋放一個(gè)可拆卸的攝像頭對(duì)爆炸過(guò)程進(jìn)行錄制。你可以在日本宇宙航空研發(fā)機(jī)構(gòu)的演示動(dòng)畫中觀看這個(gè)精彩鏡頭的模

擬視頻。

爆炸完全結(jié)束后，“隼鳥2”號(hào)才開始它的最后一次收集任務(wù)。

┋7. 返程之旅

三次著陸之后，“隼鳥2”號(hào)將飛離小行星，向地球駛?cè)?。為期一年的返程結(jié)束后，飛行器將于2 0 2 0年年底抵達(dá)地球，降落地點(diǎn)為澳大利亞內(nèi)陸地區(qū)。屆時(shí)，珍貴的樣本艙將被轉(zhuǎn)移至研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行開封研究。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，采集到的巖石沙礫中很可能具有與地球上相匹配的水和氨基酸。

水是生命之源。地球上水的存儲(chǔ)量很大，但這些水到底源自哪里，仍然是一個(gè)未知之謎。因?yàn)榕c太陽(yáng)距離較近，擠壓在一起形成地球的巖石顆粒溫度太高，不可能允許冰的存在，所以地球形成的最初階段很可能是一個(gè)干燥無(wú)比的星球，如今海洋里的水很可能是后來(lái)由攜帶冰的隕石撞擊地球而帶來(lái)的。這個(gè)“巖石—隕石”的來(lái)源推測(cè)一直飽受爭(zhēng)議，但有證據(jù)顯示，水有可能源自小行星。

研究表明，小行星上出現(xiàn)水后，氨基酸——組成蛋白質(zhì)和生命的主要成分——也形成了。而且，小行星上發(fā)現(xiàn)的氨基酸似乎都是左手性氨基酸，這一點(diǎn)也跟地球相同。就如人有左右手一樣，氨基酸也有兩種呈鏡像的反射類型，即左手性和右手性（詳見本刊2015年第2期《生命中的非對(duì)稱性是怎么形成的？》）。實(shí)驗(yàn)中，人們可以制造數(shù)量相同的左右手氨基酸，然而，出于某種未知的原因，地球生物都對(duì)左手性氨基酸具有強(qiáng)烈的偏好，即組成地球生物的氨基酸均為左手性氨基酸。如果“隼鳥2”號(hào)能證實(shí)1999JU3小行星上存在左手性氨基酸，就能說(shuō)明地球上的生命之所以都由左手性氨基酸構(gòu)成，是因?yàn)樾⌒行亲畛鯉?lái)的只有左手性氨基酸。

如今，這塊游蕩于宇宙空間的巖石（小行星），很可能就是十幾億年前撞擊干燥地球并帶來(lái)生命原始材料的那顆小行星的姐妹星。如果“隼鳥2”號(hào)能不負(fù)眾望地順利完成任務(wù)，相信我們很快就能知道答案了。