Vivimos en la era dorada de las misiones de devolución de muestras

Una ilustración del rover Perseverance de la NASA en la superficie de Marte. NASA/JPL-Caltech

Observar rocas espaciales desde lejos está muy bien, pero a veces es necesario acercarse.

Las preguntas más importantes en la ciencia espacial (cómo se formó el sistema solar, cómo condujo a la vida en la Tierra y si alguna vez hubo vida en otros mundos cercanos) solo pueden responderse con el estudio directo de los materiales de esos mundos. Y eso significa tomar una muestra para estudiar en casa en la Tierra. Solo se puede modelar hasta cierto punto, dice Tanja Bosak, geobióloga del MIT. Las muestras nos ayudan a probar y validar cómo creemos que funciona el universo.

El año 2020 resultó ser importante para las llamadas misiones de retorno de muestras. La misión OSIRIS-REx de la NASA aterrizó con éxito en el asteroide Bennu y recaudó una cantidad desbordante de material para traer de vuelta a la Tierra. Comenzará el viaje de regreso en mayo. En diciembre, la misión Hayabusa2 de Japón finalmente traído de vuelta muestras del asteroide Ryugu. Más tarde ese mes, China entregó el primer nuevo lote de rocas lunares en más de 45 años .

Las misiones de devolución de muestras más emocionantes aún están por llegar. En tan solo unas pocas semanas, el Perseverance Rover, lanzado el año pasado , aterrizará en Marte para explorar el paisaje en busca de evidencia de vida antigua (o presente), lo que incluye perforar y almacenar muestras para regresar a la Tierra en una fecha posterior. Se espera que China realice otra entrega de rocas lunares a la Tierra en 2023 con Chang'e 6. Rusia hará lo mismo con Luna 28 en 2027. Se espera que tanto Rusia como China intenten enviar muestras a Marte antes de que termine la década. . La misión de exploración de lunas marcianas (MMX) de Japón, que se lanzará en 2024, visitará la luna marciana Fobos con planes para recolectar material de la superficie y devolverlo a la Tierra en 2029. China es reflexionando una misión de regreso de muestra al planeta enano Ceres. y lo posible detección de fosfina en la atmósfera de Venus (cual es aún siendo confirmado por varios grupos ) tiene a científicos e ingenieros pensando en cómo sería una posible misión al planeta amarillo.

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Esto es lo que China quiere de su próxima estación espacial El proyecto tiene que ver con el prestigio y la influencia internacional, y tal vez incluso con un buen experimento científico o dos.

Entonces, ¿qué hace posible esta edad de oro para las misiones de devolución de muestras? Los lanzamientos son más baratos, por un lado, al igual que el hardware utilizado para construir las sondas y los módulos de aterrizaje. Los instrumentos como los espectrómetros, que pueden identificar la presencia de diferentes elementos y compuestos, son más pequeños y resistentes, y consumen mucha menos energía. El tecnología autónoma utilizado para navegar estos mundos ha mejorado enormemente: OSIRIS-REx en particular se benefició del hecho de que el sistema de seguimiento de características naturales (NFT) a bordo proporcionó mapeo en tiempo real de la superficie para mantener la sonda a salvo de las rocas peligrosas de Bennu. NFT está preparado para ayudar a que futuras misiones robóticas funcionen sin problemas y de forma segura, con devolución de muestras o de otra manera.

Los ingenieros también están proponiendo ideas más novedosas sobre cómo recolectar y almacenar estas muestras. La perseverancia va a la vieja escuela con un equipo de perforación para recolectar núcleos intactos de roca del suelo. OSIRIS-REx ideó un sistema de recolección de tocar y listo similar a un saltador que bajó la nave espacial durante unos segundos desde Bennu y usó aire comprimido para arrojar pequeños escombros al contenedor de recolección. Haybausa2 literalmente disparó balas a Ryugu. MMX utilizará sistemas neumáticos simples para recolectar material arenoso de Phobos.

Para una misión a Venus, los científicos han estado considerando una nave espacial que puede sumergirse en la atmósfera y embotellar algo de gas . Tecnologías de criogenia permitirá un mejor almacenamiento de volátiles extraterrestres —o elementos congelados que pueden vaporizarse. Básicamente, cada mundo tiene un entorno único y un conjunto de circunstancias que dictan el mejor enfoque para la recolección de muestras, y nuestras tecnologías finalmente están en el punto donde los métodos de muestreo que alguna vez parecían demasiado difíciles o desafiantes son razonables para llevar a cabo.

Estas no son investigaciones que pueda hacer con solo una sonda en el terreno. Simplemente no hay sustituto para los tipos de investigaciones que puede realizar a través de equipos de laboratorio aquí en la Tierra. Digamos que encontramos evidencia de ADN en Marte: Perseverance no tiene forma de secuenciarlo, y hasta el momento no hay forma de que ninguna sonda marciana pueda equiparse con el equipo necesario para hacerlo. Si quisiéramos estudiar muestras de rocas para comprender la historia del campo magnético de Marte, un rover simplemente no tiene la capacidad de realizar ese tipo de pruebas.

Del papel a la práctica

Entonces, ¿cómo pasa exactamente una misión de devolución de muestra de la idea a la ejecución? Para una misión de retorno de muestra, se trata de accesibilidad para llegar allí y accesibilidad para regresar, dice Richard Binzel, astrónomo del MIT y coinvestigador de OSIRIS-REx.

Ciertos destinos como la Luna y Marte siempre han estado en la mente de los científicos planetarios, especialmente a medida que aprendemos más sobre la historia del agua en ambos cuerpos. Pero más allá de estos lugares, las devoluciones de muestras son más difíciles de justificar.

En opinión de Binzel, las devoluciones de muestra siguen siendo demasiado difíciles de lograr para todas las preguntas, excepto para las más importantes. Estos giran en torno a los orígenes del sistema solar y de la química que condujo a la vida en la Tierra. ¿Hasta dónde podemos ir y obtener una cápsula del tiempo del comienzo de todo lo que es la Tierra y nosotros? él dice. Se trata de volátiles. En el contexto de la ciencia planetaria, esto puede significar agua helada o nitrógeno, dióxido de carbono, amoníaco, hidrógeno, metano, dióxido de azufre, los ingredientes para la vida. Si no hay volátiles y, por lo tanto, no hay indicios de que alguna vez haya sido habitable o que aún pueda serlo, una misión de retorno de muestra parece muy poco probable.

Sin embargo, una vez que se selecciona el objetivo, los ingenieros se encargan de determinar la mejor manera de recolectar la muestra y traerla de vuelta. A partir de ahí, los científicos simplemente deben jugar las cartas que les tocan y esperar que el material que les devuelven sea lo suficientemente adecuado para estudiar.

Los beneficios pueden ser enormes. Entre 1969 y 1972, los astronautas del Apolo trajeron 842 libras de rocas lunares. Más de 50 años después, la gente todavía los está estudiando y publicando artículos que detallan nuevos conocimientos. Estamos volviendo a analizar y medir y utilizando técnicas recientemente desarrolladas para observar las muestras y generar nuevas preguntas, dice Bosak. Es el regalo que sigue dando.

El hecho de que estas muestras puedan transmitirse de generación en generación, en las que los futuros científicos puedan usar nuevas tecnologías y conocimientos para reducir sus investigaciones y responder preguntas en las que nadie ha pensado aún, significa que hay un poderoso legado que vale la pena seguir. Cuando Perseverance descienda a Marte y visite el cráter Jezero este mes, recolectará material que los científicos en la Tierra estudiarán durante décadas, tal vez cientos de años.

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