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The OSIRIS-REx mission, launched in 2016, has collected as much as several hundred grams of asteroid material, which could help scientists understand the earliest stages of the solar system.
2016년에 시작된 OSIRIS-REx 임무는 과학자들이 태양계의 초기 단계를 이해하는 데 도움이 될 수 있는 수백 그램의 소행성 물질을 수집했습니다.
나사(NASA)는 미국 동부시간 24일 오전 11시에 소행성 베누(Bennu)에서 12억 마일을 여행한 소행성 물질 탐사 샘플을 입수했다고 합니다. 오시리스-렉스(OSIRIS-REx)라는 프로젝트는 소행성에 착륙해서 소행성을 구성하는 물질을 과학 캡슐에 담아 지구로 귀한하는 임무입니다. 나사가 입수한 이 캡슐은 오시리스-렉스 우주선에서 방출되어 24일 오전에 약 27,000mph의 속도로 대기권에 진입했습니다.
오시리스-렉스 임무는 2016년에 시작되었으며, 과학 캡슐에 담긴 소행성을 구성하는 물질은 태양계의 초기 단계를 이해하는 데 도움이 될 수 있다고 합니다.
오시리스-렉스 프로그램의 관리자인 멜리사 모리스(Melissa Morris)는 "NASA는 태양계가 어떻게 형성되고 진화했는지에 대한 단서를 확인하기 위해, 오시리스-렉스 같은 소형 탐사선으로 태양계의 풍부한 소행성을 조사하고 있습니다."라고 말했습니다. "이것은 우리의 기원에 관한 이야기 입니다."
과학 캡슐은 낙하산에 의해 속도가 느려지고 미국 동부 표준시 기준 오전 10시 52분에 미국 국방부의 '유타 시험·훈련장'에 착륙했습니다. 이 지역은 미국에서 가장 넓은 항공제한 영역이고, 이전에 NASA의 제네시스(Genesis), 스타더스트(Stardust)같은 샘플 반환 임무에 사용하던 착륙 지역입니다.
착륙 지역의 넓이는 58 x 14 km(36 x 8.5마일)이며, 우주선이 지난 2020년 소행성에 착륙하여 과학 샘플을 수집하는 것을 포함하여 다른 임무 대비 높은 수준의 정밀도가 요구 되었습니다.
오시리스-렉스 프로그램 관리자인 산드라 프리운드(Sandra Freund)는 착륙 전 브리핑에서 "베누(Bennu) 궤도를 돌고 우주선을 착륙시켜 샘플을 수집하는 데 매우 정확한 탐색이 필요했습니다."라고 말했습니다. "임무 전반에 걸쳐 어느정도의 항법 정확성을 가지고 있는지 보여주는 사례가 되었습니다."
복구 팀은 유타 사막에서 샘플을 수집했으며, 샘플을 운반하는 헬리콥터는 동부 표준시 기준 오후 12시 15분에 이륙했습니다. 캡슐은 첫 번째 분해를 위해 임시 클린룸으로 옮겨져 백쉘(backshell)과 같은 커다란 부품을 제거합니다. 이후 샘플을 보호하기 위해 질소를 캐니스터(canister)로 펌핑하는 질소 퍼지라는 프로세스를 거치게 됩니다. 이는 용기를 열고 샘플을 분석하는 텍사스 휴스턴의 존슨 우주 센터로 배송될 때까지 지구 대기가 유입되는 것을 방지합니다.
소행성 샘플이 필요한 이유
오시리스-렉스 프로젝트의 수석 연구원인 Dante Lauretta는 “화학적으로 미량 유기 분자가 포함되어 있는지 관심이 있습니다.”라고 말했습니다 . "우리는 단백질을 만드는 아미노산이나 유전자를 구성하는 핵산과 같이 오늘날 생물학에서 사용되는 것들이 고대 소행성체에서 형성되어 우주에서 지구로 전달되었다는 가설을 확인하고 싶습니다."
태양계 형성 모델에 익숙하지 않다면 그 이야기가 이상하게 들릴 수도 있습니다. 그러나 이는 실제로 생명의 핵심 요소 중 일부가 지구에 어떻게 생겨났는지에 대해 널리 통용되는 이론입니다.
이 이론은 생명체 자체가 다른 곳에서 발생하여 지구로 전달되었다는 것이 아니라 오히려 생명체의 기본 구성 요소(종종 유기 화합물이라고 함)가 수십억 년 전에 소행성에 의해 지구에 도착했을 수 있다는 점을 분명히 하는 것이 중요합니다.
이는 수십 년 동안 이론이었지만, 이를 증명하는 테스트를 해보려면 과학자들은 소행성 물질을 확인해야 합니다. 소행성에서 우주선의 장비를 사용하여 연구하는 것이 가장 좋지만, 과학자들이 상세 분석을 수행하려면 싱크로트론이라고 불리는 입자 가속기와 같은 장비를 갖춘 큰 실험실이 필요하며, 이를 우주선에 장착하는 것은 불가능합니다.
또 다른 방법은 우주에서 지구 표면으로 떨어지는 물질 조각(소행성 포함)인 운석을 연구하는 것입니다. 이것이 바로 이 작은 조각을 샘플로 사용하여 역사적으로 대부분의 연구가 수행된 방식입니다.
그러나 이러한 방법에는 두 가지 문제가 있습니다. 첫째, 운석이 떨어지면 태양계 어디에서 왔는지에 대한 확인이 어렵습니다. 연구자들은 그 기원을 알 수 없고, 어떤 다른 천체에 가까이 있었는지 알 수 없기 때문에 데이터 해석에 중요한 단서를 제공할 수 있습니다. 둘째, 운석이 지구 대기를 통과하여 착륙할 때 대기권이나 낙하 지역의 환경에 의해 오염될 가능성이 높습니다.
과학자들이 소행성에서 미량 유기 화합물을 발견 했다면, 이때 발견한 모든 것에 지구의 물질이 조금이라도 포함되지 않은 우주에서 온 것이여야만 합니다. 그러기 위해서는 최대한 깨끗한 소행성 샘플이 필요합니다. 이것이 바로 오시리스-렉스 임무 입니다.
국제적인 협업
오시리스 임무는 NASA가 소행성에서 샘플을 가져오는 첫번째 임무이지만, 역사적으로 일본 우주국 JAXA의 하야부사와 하야부사 2 임무에서 두 개의 소행성 샘플을 수집한 뒤를 잇는 임무입니다. 첫 번째 하야부사 임무에서는 아주 적은 양의 물질을 수집했으며, 두 번째 하야부사 임무에서는 2020년 소행성 류구에서 약 5g의 물질을 회수하는 데 성공했습니다.
오시리스-렉스는 소행성 베누에서 약 250g에 달하는 훨씬 더 많은 물질을 수집 했습니다. 이는 미량 물질을 찾을 때 더 많은 과학 실험을 수행할 수 있음을 의미합니다. 그러나 과학자들은 두 가지 임무를 경쟁적이라기보다는 보완적인 시각으로 보고 있습니다.
하야부사 2호 팀의 일원이기도 한 Lauretta는 "모든 소행성이 동일한 것은 아닙니다."라고 말했습니다. 류구와 베누는 둘 다 비슷한 팽이 같은 모양을 갖고 있지만 겉모습은 매우 다릅니다. 류구는 더 크고 붉은색에 가까운 반면, 베누는 더 작고 파란색에 가깝습니다. 과학자들은 여전히 그 색상의 차이가 무엇을 의미하는지 확신하지 못하지만, 지구상의 샘플을 분석하고 비교할 수 있으면 소행성이 어떤 부분이 유사하고, 무엇이 다른지 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
Lauretta는 "우리는 이것을 두 개의 샘플 분석 프로그램이 아닌 하나의 큰 샘플 분석 프로그램으로 보고 있습니다. 왜냐하면 이 프로그램은 전 세계적인 노력이기 때문입니다"라고 말했습니다.
초기 태양계를 들여다보는 창
과학자들이 지구가 어떻게 형성되었는지 이해하려면 지구 너머와 태양계를 들여다볼 필요가 있습니다. 항성계는 거대한 가스 구름이 중심에 있는별로 붕괴되어 주위에 물질 디스크를 회전시키면서 형성됩니다.
이는 다른 항성계를 살펴보면 분명하지만, 우리 태양계에서도 유사한 증거가 있습니다. 행성은 태양 주위를 같은 방향으로 단일 평면으로 회전하며, 이는 단일 물질 원반으로 형성되었다는 생각을 뒷받침합니다. 그 중 일부 물질이 합쳐져 행성이 되었고, 일부는 최초의 소행성으로 휩쓸려 갔으며, 그 중 다수는 오늘날에도 여전히 존재합니다.
사실, 태양계의 나이에 대한 우리의 추정치는 지구에 떨어진 운석 내의 곡물 연대 측정에서 비롯됩니다. 그 이유는 지구에는 암석을 재활용하고 지구의 초기 역사를 없애는 침식 및 판 구조론과 같은 요인이 있기 때문입니다. 즉, 우리가 여기에서 발견한 가장 오래된 암석은 약 40억 년 전이라는 의미입니다. 그러나 소행성에서 나온 물질은 더 오래되었을 수도 있습니다.
“소행성의 연대는 지구상에서 가장 오래된 암석보다 약 5억년 전으로 거슬러 올라갑니다. 그래서 지질학자로서 저는 처음으로 돌아가고 싶습니다.”라고 Lauretta는 말했습니다. "그리고 재미있는 점은 소행성을 볼 때 문자 그대로 태양계의 시작 부분으로 이동한다는 것입니다."
오시리스-렉스가 샘플을 수집한 소행성인 베누는 약 45억년 된 물질로 구성되어 있어 태양계 초기 단계의 타임캡슐이 될 가능성이 높은 것으로 여겨집니다. 그러나 과학자들이 상세한 분석을 진행할 때까지 그 연대를 확실히 알 수 없습니다.
새로운 소행성 표적
이제 오시리스-렉스 우주선에서 샘플이 담긴 캡슐이 지구에 도착 했으므로 초기 작업은 끝났습니다. 그러나 우주선은 여전히 우주에 있으며, 다른 샘플을 수집할 수 없더라도 여전히 동력과 추진 시스템을 갖추고 있으며 모든 과학 장비가 여전히 작동하고 있습니다.
따라서 오시리스-렉스 우주선은 버려지지 않고, 오시리스-알펙스(OSIRIS-APEX)가 되어 새로운 목표인 소행성 아포피스(Apophis)를 연구하게 될 것입니다. 아포피스 소행성은 소행성 충돌로 지구멸망설의 아이디어를 제공할 정도로 근접할 것으로 예상되고 있지만, 지구와 충돌할 가능성은 0.4% 입니다.
Lauretta는 “2029년 4월에 아포피스는 지구 표면에서 30,000km 이내로 비행할 것입니다. 이는 기상 위성이 공전하는 고도와 비슷합니다.”라고 말했습니다. “천년 만에 가장 크고 가장 가까워지는 소행성입니다.” 지구의 일부 지역에서는 육안으로 볼 수 있다고 합니다.
오시리스-알펙스는 지구 주변의 소행성의 경로를 따라가며 더 많은 과학적 관측이 가능합니다.
현재, 소행성 베누(Bennu)의 샘플은 휴스턴에 있는 NASA 존슨 우주 센터의 특수 시설로 옮겨져 의 화학적 성질을 확인하기 위한 작업이 시작될 것입니다.
샘플을 지구로 가져오는 것 부터 과학 연구가 시작되었으며, 태양계와 생명의 기원에 대한 가설 검증을 포함한 많은 연구 결과가 나오기를 기대하고 있습니다.
"캡슐이 사막에 있는 모습을 지구상에서 처음으로 본 사람 중 한 명이 되었습니다. 그것은 나에게 매우 감동적인 순간이 될 것입니다.”라고 Lauretta는 말했습니다. “우리는 12년 넘게 이 샘플을 어떻게 테스트 할 지 설계해 왔습니다. 이는 매우 긴 여정의 끝이자 다음 장의 시작입니다.”
※ 기사 내용 참조
[The Verge] NASA collected a sample from an asteroid for the first time — here’s why it matters | By Georgina Torbet | Sep 25, 2023, 3:26 AM GMT+9 | https://www.theverge.com/2023/9/24/23887975/nasa-asteroid-sample-osiris-rex-bennu-explained
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