این دو مأموریت به ترتیب در سالهای1383 و 1396 نمونههایی را از سیارکهای نزدیک به زمین (NEA) به نامهای ایتوکاوا (25143) و ریوگو (1998 KY26) به زمین بازگرداندند. پژوهش بر روی این نمونهها، اطلاعات ارزشمندی در مورد سیارکها و روند تکامل منظومه شمسی ارائه داده است؛ چرا که سیارکها در واقع بقایای دستنخورده از زمان شکلگیری منظومه شمسی (حدود ۴.۶ میلیارد سال پیش) هستند.
اکنون، یک گروه پژوهشی بینالمللی پیشنهاد دادهاند تا با مأموریتی به نام بازگشت نمونه از اجرام کوچک نسل بعدی (NGSR) این مسیر علمی ادامه یابد. این پیشنهاد در قالب مقالهای در کنفرانس علوم قمری و سیارهای 1404(LSPC 2025) که از 20 تا 24 اسفند در تگزاس برگزار شد، ارائه گردید. این مأموریت یکی از گزینههای پیشنهادی برای یک مأموریت راهبردی آینده ژاپن جهت بازگرداندن نمونه از یک دنبالهدار در دهه 1408 است.
رهبری این مطالعه را نائویا ساکاتانی، پژوهشگر مؤسسه علوم فضایی و اخترناوردی ژاپن (ISAS)، بر عهده داشت و پژوهشگرانی از دانشگاه توکیو، دانشگاه اوساکا، مؤسسه علوم توکیو، دانشگاه توهوکو، دانشگاه پاریس، مؤسسه فناوری چیبا، کالج ملی فناوری دریایی اوشیما، انجمن اسپیسگارد ژاپن، دانشگاه پردو، دانشگاه کیوشو و رصدخانه ملی اخترشناسی ژاپن نیز در آن مشارکت داشتند.
اعتبار تصویر: ناسا / آژانس فضایی اروپا / دیوید جوئیت (دانشگاه UCLA)
این مقاله بر پایهی پژوهشهایی است که پیشتر توسط شیگرو واکیتا از MIT و دانشگاه پردو انجام شده بود. پژوهش مربوطه پیش از این در کنفرانسهای LSPC و کنفرانس «سیارکها، دنبالهدارها، و شهابسنگها» در سال 1402 نیز مطرح شده بود. این تیم پژوهشی مطالعهی مفهومی این مأموریت را برای گروه علمی NGSR در ISAS انجام دادهاند. آنان تأکید دارند که با وجود پیشرفتهای اخیر در مطالعات سیارکها، منشأ مواد اولیه منظومه شمسی و نحوه شکلگیری اولین سیارهوارهها (planetesimals) همچنان سؤالهای باز هستند.
برای دستیابی به این اهداف، در مأموریت NGSR، کاوشگر با یک دنبالهدار ملاقات کرده و از آن نمونهبرداری خواهد کرد. مانند مأموریتهای پیشین از جمله هایابوسا و مأموریت OSIRIS-REx ناسا، هدف این مأموریت نیز دستیابی به مواد زیرسطحی خواهد بود، موادی که تحت تأثیر گرمایش و تابشهای چرخهای خورشید قرار نگرفتهاند و بنابراین اطلاعات اولیهتری درباره ترکیب اولیه و تاریخچه تشکیل این جرم آسمانی در اختیار قرار میدهند.
این مأموریت به مدلسازی دقیقتر فرآیند شکلگیری و تحول منظومه شمسی کمک کرده و به سؤالات حلنشدهای درباره منشأ مواد موجود در منظومه شمسی پاسخ خواهد داد. مطابق با فرضیه سحابی (Nebular Hypothesis)، خورشید و سیارات از یک سحابی گازی تشکیل شدهاند. تحلیل نمونههای باقیمانده از این فرآیند میتواند اطلاعات تازهای از ترکیب اولیه این سحابی ارائه دهد و یافتههای اخیر حاصل از نمونههای سیارکها را تکمیل کند.
بررسی نمونههای برگرفته از سیارکهای ایتوکاوا، بنو و ریوگو، وجود مواد آلی از جمله آمینواسیدها را آشکار کرده است. از این رو، تحلیل نمونههای دنبالهدار میتواند به این پرسش پاسخ دهد که آیا مواد آلی مربوط به پیدایش حیات، منشأ فرازمینی داشتهاند یا نه. در مقاله آمده است:
«یکی از مهمترین پرسشها در علم سیارهای این است که مواد اولیه منظومه شمسی چگونه در کهکشان ما شکل گرفتند… در نمونههای بهدستآمده از سیارکها، دانههای پیشخورشیدی (presolar grains) بهشدت دچار دگرگونی و تغییرات ناشی از والد خود شدهاند. بنابراین پژوهش بر روی مواد پیشخورشیدی موجود در نمونههای دنبالهدار که از این تغییرات ثانویه در امان ماندهاند، بسیار ضروری است.»
اعتبار تصویر: ناسا / آژانس فضایی اروپا / دیوید جوئیت (دانشگاه UCLA)
علاوه بر این، فرضیه سحابی عنوان میکند که پس از تشکیل خورشید، مواد باقیمانده در قالب یک قرص پیشسیارهای بهتدریج گرد آمده و سیارات را شکل دادهاند. بنابراین بازگرداندن نمونه از دنبالهدار میتواند اطلاعات مهمی درباره توزیع مواد در این قرص فراهم آورد. برای مثال، برخی دانشمندان بر این باورند که دنبالهدارهایی که منشأشان در نواحی بیرونی منظومه شمسی بوده، میلیاردها سال پیش آب و مواد آلی را به نواحی درونی منظومه منتقل کردهاند.
«بزرگترین معمای شکلگیری سیارات، اولین گام آن یعنی تشکیل سیارهوارههاست. در فرآیند تجمع ذرات گرد و غبار میکرومتری برای تبدیل شدن به اجرامی در ابعاد کیلومتری، موانعی وجود دارد، از جمله نیروی کشش گاز در سحابی خورشیدی که باعث سقوط گرد و غبار به سمت خورشید میشود… مدلهای نظری زیادی مطرح شدهاند اما هنوز شواهد قانعکنندهای وجود ندارد.»
علاوه بر این، سیارکهایی مثل ریوگو احتمالاً در اجرام والد بزرگتری فرآوری شده و سپس دچار تخریب و تجمیع دوباره شدهاند. در نتیجه اطلاعات فیزیکی درباره ساختار اجرام والد آنها از بین رفته است. بنابراین بررسی مواد و ساختار داخلی اجرام دستنخورده مانند دنبالهدارها برای درک تجربی فرآیند شکلگیری سیارهوارهها حیاتی است. در این طرح، از یک وسیله انتقال مداری در فضای عمیق (DSOTV) و یک فرودگر برای نمونهبرداری از مواد داخلی دنبالهدار استفاده خواهد شد.
هدف اصلی این مأموریت یکی از دنبالهدارهای خانواده مشتری بهنام 289P/Blanpain است که در سال 1399 در فاصلهای حدود ۱۳.۶ میلیون کیلومتری از زمین عبور کرده بود. پس از رسیدن NGSR به دنبالهدار، با استفاده از دوربین ناوبری نوری، توپوگرافی و شکل آن اندازهگیری خواهد شد. فرودگر و DSOTV با بهرهگیری از رادار و اندازهگیریهای گرانشی با LIDAR به بررسی آن خواهند پرداخت. همچنین یک دوربین فروسرخ حرارتی ویژگیهای فیزیکی سطح را تحلیل خواهد کرد و ساختار داخلی دنبالهدار با رادار دوایستگاهی (bistatic) و لرزهسنجها بررسی میشود.
در نهایت نمونهبرداری با ابزار ضربهزن کوچک (SCI) که در مأموریت هایابوسا ۲ موفقیتآمیز آزمایش شده بود، انجام میشود. نمونهها در محل با طیفسنج جرمی تحلیل میشوند، سپس منجمد و خشک شده و در کپسول بازگشت قرار میگیرند. این کپسول توسط DSOTV به زمین بازگردانده خواهد شد. در صورت تحقق پنجره پرتاب در سال 1412، این مأموریت ۱۴ سال به طول خواهد انجامید و در پایان با بازگشتی بسیار پرسرعت از فراتر از مدار مریخ، به زمین خواهد رسید.