摘要：我们如何才能成功地从水星和金星采集样本并带回地球？这一问题是近期在第56届月球与行星科学会议上提出的一项研究的核心目标。来自加州理工学院的两位研究者在会议中探讨了未来如何通过任务实施从太阳系最内侧两颗行星（水星和金星）完成样本返回计划。该研究有望助力科学家、工

美国宇航局水手10号探测器在20世纪70年代任务期间拍摄的金星紫外图像（左）与水星光学图像（右）。（图片来源：美国宇航局）

我们如何才能成功地从水星和金星采集样本并带回地球？这一问题是近期在第56届月球与行星科学会议上提出的一项研究的核心目标。来自加州理工学院的两位研究者在会议中探讨了未来如何通过任务实施从太阳系最内侧两颗行星（水星和金星）完成样本返回计划。该研究有望助力科学家、工程师和任务规划者更深入地探索太阳系内样本返回的新方法——尤其是针对那些极难抵达的深空目标。

在此，《今日宇宙》与加州理工学院博士生、该研究的主要作者Tony Yap探讨了这项研究的背后动机、关键成果、推进样本返回任务的后续步骤，以及从水星和金星带回样本的重要意义。那么，这项研究的核心驱动力是什么？

Yap向《今日宇宙》表示："这项研究源于加州理工学院凯克空间研究所（KISS）举办的'太阳系样本返回'研讨会。该会议汇聚了地球/宇宙化学、轨道动力学、任务科学等领域的专家（包括像我这样处于职业初期的科学家），共同探讨通过从太阳系各类天体样本返回可实现的最优先科学目标，以及为实现这些任务需要开发哪些关键技术。"

在这项研究中，研究人员探讨了从水星和金星采集样本的利弊，特别指出了目前尚未发现源自内太阳系的陨石——所有已收集的陨石都来自地球轨道之外，主要来自主小行星带、火星和柯伊伯带。研究者强调，内太阳系陨石的缺失导致了我们对行星构建物质认知存在空白，例如碳质与非碳质物质的组成，以及数十亿年前，内太阳系在太阳系早期形成阶段可能存在的物质类型。

此外，研究人员通过引用之前和现在的探测任务来论证水星与金星采样的科学价值，如：美国宇航局水星探测器——信使号（MESSENGER）、欧洲航天局正在运行的贝皮科伦坡号（BepiColombo）水星任务，以及美国宇航局未来的金星探测计划——达芬奇号（DAVINCI）和真理号（VERITAS）。

Yap向《今日宇宙》坦言到我们还没有从水星和金星带回来任何陨石之类的样本。这两颗行星的构成物质都源自内太阳系，我们需要了解这些物质的地球化学特征，才能更好地理解大约46亿年前太阳系早期的演化历程，并确认它们是否就是解释地球组成所需的'缺失成分'。随着核热推进技术的发展，未来水星采样返回任务或许可以实现。不过该技术何时能实际应用尚不明确。而金星采样返回任务即使采用核推进技术似乎也难以实现。由于其质量巨大，着陆并返回地球极为困难。设想一个漂浮在金星云层中的实验室这是目前科学家正在考虑基于气球的一个技术方案。

准备好一项航天任务是一件费时费力的事情，从提案到全面投入再到发射准备时间也是从几年到几十年不等。为了简化这一流程，NASA采用了技术准备等级（TRL）体系，通过九级评估标准对任务开发各阶段进行把控，包括对所有系统和子系统进行实验室测试和现实环境演示。每个等级通常需要经历无数次测试、评估、重新设计、再测试、再评估的循环，直到航天器最终具备飞行条件。

例如，当水手10号探测器在1975年第一次执行水星任务时，这可是比另一探测器声称的最靠近太阳的行星任务要早23年呢。因为离太阳太近那是非常危险的，太阳的巨大引力会将靠近它的任何航天器吸进去。因此，科学家们需要多次借助引力助推和行星飞越来降低航天器速度，使其达到能够被水星引力捕获并进入稳定轨道的必要条件。

“信使号”探测器于1998年提出构想，并于2004年发射升空，但是直到2011年才步入水星轨道。那么，对于未来从水星和金星带回样本的探测任务，下一步是什么？同时，从水星和金星带回样本有何重要意义？

相关知识：

雅普在接受《今日宇宙》采访时表示：“我们正在推动核动力推进和球载技术的发展！让公众对水星和金星的‘内在’感兴趣，而不只是关注巨行星及其卫星的‘外表’。同时我们也在强化采样返回的科学论据（例如，研究如何将从这些行星表面刮取或钻取的1克岩石最大程度地利用）。”

雅普继续说道：“水星和金星有可能解决宇宙化学领域一个重大且长期存在的问题：追溯地球的构成。出乎意料的是，我们目前并不知道如何用已知的材料‘构建’地球；我们所知道的任何陨石混合物都无法再现地球的成分。”

来自水星和金星的样本将如何帮助科学家们在未来几年乃至几十年的时间里更好地理解这些行星和整个太阳系的过去？这一切还有待时间揭晓，而这正是我们进行科学探索的原因！

一如既往，继续探索科学，继续仰望星空！

水星是离太阳最近的一颗行星，是一颗拥有稀薄大气层的岩质行星。尽管它是太阳系中最小、质量最轻的行星，但其表面重力却略高于火星。水星的表面与月球相似，不仅布满了陨击坑，还拥有逆冲断层形成的大规模峭壁系统以及喷出物形成的明亮射线系统。它最大的陨击坑——卡洛里平原，直径达1550公里（960英里），约为水星直径（4880公里或3030英里）的三分之一。作为运行轨迹最靠内的行星，它总是作为“晨星”或者“昏星”挨着太阳在天空中出现。在太阳系中，水星大多数时间是离其他所有行星最近的行星，同时也是需要最高变轨速度的行星。

参考资料：

[1] 天文学名词查询网：http://www.lamost.org/astrodict/index.php。

BY：universetoday,Laurence Tognetti

FY：Astronomical volunteer team

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来源：天文在线