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享受 "乐趣 ",迎接挑战

——访宇宙航空科学研究所(JAXA)特聘教授 Shogo Tachibana 先生,初步分析阶段总负责人

Shogo Tachibana 教授拥有多重身份,如东京大学研究生院理学研究科教授、东京大学行星与空间科学组织教授、宇宙航空科学研究所(JAXA)特聘教授,同时他也是龙宫小行星项目初步分析阶段总负责人。

Shogo Tachibana 教授1973年出生于日本石川县,2000年在大阪大学研究生院地球和空间科学系获得博士学位。在担任目前的职务之前,曾在东京大学研究生院地球和行星科学系担任助理教授,并在北海道大学研究生院自然历史科学系担任副教授。他在日本和国外获得了许多奖项,包括气象学会的Nier奖,Goldschmidt会议的Paul W. Gast讲座,以及日本行星科学协会的最佳研究员奖。他的著作包括《星尘的记忆》。从银河系到太阳系的故事"(岩波科学图书馆)和 "地球、行星和生命"(共同编辑)(东京大学出版社)(日语版本)。

2021年6月,开始对隼鸟2号探测器任务从小行星 "龙宫 "收集的物质样本进行初步分析。这项分析预计将使我们更接近于了解太阳系的诞生和生命的起源。

在本期特别访谈的第二期,我们采访了Shogo Tachibana教授,他领导由大约270名科学家组成的初始分析小组。我们向他询问了他的初步分析工作,以及他作为科学家对这项研究的想法。(采访定在2021年8月)

问:到目前为止,在你的准备工作和实际初始分析工作中,最困难的挑战是什么?

对于隼鸟2号项目的检查工作,最早开始于2006年,但我在2009年才完全参与到这个项目中。所以,过去的12年对我来说是相当忙碌的。

当项目开始时,我们必须说服政府和研究人员认识到这项任务的价值。然后我们必须开发设备,在隼鸟2号探测器起飞前收集样本,并准备在样本舱返回地球时将其接走。因此,这是一个非常忙碌的时期。

我们完成了将小行星龙宫的样本带回地球的任务,但从参与分析的科学家的角度来看,真正的工作现在才刚刚开始。

我在这个项目上已经工作了大约12年,但截至2021年6月,我在这个项目上只剩下不到一年的时间。

这就像一只蝉的生命周期。在地下生活多年后,它终于从地下冒出来,成为一个成年人。这是我真正期待的一年。它有时很忙,很艰难,但它也是令人愉快的,每天都很兴奋。

问:你亲自去澳大利亚收集样本胶囊。你在那里做了什么?

Tachibana教授和样品容器

实际上,我们在2018年就开始前往澳大利亚,为回收太空舱做准备。我们研究了当地的气候和预期着陆点周围土壤的硬度。

在太空舱安全返回的第二天,我们留在澳大利亚,通过在样品容器底部钻孔,从里面提取气体,里面有来自龙宫的沙子和石头。然后我们返回日本这里打开容器。由于地球大气中的氧气含量约为21%,以正常方式打开密封的样本容器可能会使来自龙宫的沙子和石头产生氧化,从而改变它们的特性。出于这个原因,所有的打开工作都是在真空室中完成的,没有使用人手。

问: 当你看到来自龙宫的材料样品时,你有什么感觉?

我觉得我们又向前迈出了一步,进入了下一个阶段。

自然,我非常高兴,但我是一个样品科学的领导者,责任重大。因此,在项目的每个里程碑上我都感到相当紧张。在起飞时,当隼鸟2号降落在龙宫上时,以及太空舱返回地球时都是如此。每一次,我都觉得下一个阶段即将开始。

问:现在,初步分析终于开始了,目前的情况如何?

这个项目的目标是找出构成地球海洋的水来自哪里,以及生命的材料在哪里形成。JAXA(日本宇宙航空研究开发机构)已经宣布,这些样本可能含有水和有机物,正如我们所希望的那样。现在,我们正在从不同角度调查细节,并在研究人员之间进行讨论。我们正在取得良好的进展。

我们正在对来自龙宫的样本进行广泛的分析,以弄清元素的类型和数量、晶体结构以及它们所包含的气体成分。我们正在逐日进行分析,期待着我们最终会发现什么。初步分析从2021年6月开始持续一年,但在一年内我们希望能第一批发现并报告。

问:初步分析的作用是什么,能预期完成吗?

对于解释水是如何在地球上形成的,已经提出了各种模式。最受青睐的理论之一是水和有机物随着C型小行星被运送到地球,但这是基于C型小行星*含有水和碳的假设。我这样说是因为没有人真正知道C型小行星到底是什么。

现在,我们将能够首次揭示C型小行星的真实性质,我们可以测试这些不同理论的有效性。同时,新的假说可能会出现。因此,非常重要的是,分析结果能够提供明确而坚实的证据。

我们进行初步分析的目的是调查和记录样品的化学成分,如各种元素的数量和所含矿物的类型。在没有任何先入为主的情况下,从不同的角度进行分析,并具有很高的精度。我们还想验证水和有机物这些创造生命的基本物质是否存在于外太空,以及像龙宫这样的天体是否可能将这些物质带到地球。

这项分析不会揭示关于太阳系起源的一切,但它将有望向解开这一谜团迈进一步。

*C型小行星。一种天体,据信含有水、碳和其他有机物质,是大约46亿年前太阳系形成时遗留下来的。对C型小行星龙宫的分析有望为太阳系的起源和地球上生命的开始提供重要线索

问:你最初是如何对太空感兴趣的?

Tachibana教授在小学生时在上面画了太阳系的照片

我对太空的兴趣始于小学一、二年级。当时,太空探测器 "旅行者 "号正在发回木星和土星的照片。出于某种原因,我在一个用来保存学校发放的信件的文件夹上画了这些行星的图片。我用各种彩色铅笔画得很开心。那时候我就想知道为什么行星会有不同的颜色。

我现在知道,这是由于每个星球上的材料不同,但在当时,这对我来说完全是个谜。

后来,我决定要研究行星,所以当我升入大学时,我选择了与构成行星的材料有关的学科,因为它们是我小时候想知道的,也是我想研究的东西。

起初,我并不想从事研究工作,但在大学的毕业研究工作过程中得到导师的鼓励,最终我成为一名研究员。

问:在你的研究中,你最看重什么?

有乐趣和想象力。我经常告诉学生,他们应该享受自己。

然而,在你能享受自己之前,你必须克服许多障碍。而且你需要依靠自己的力量来跳过这些障碍,虽然这可能很困难。

我认为学习和研究是两件不同的事情。学习是指深入吸收已经知道的东西,以便你能准确地输出。另一方面,研究是关于增加已知的东西,这涉及到很多痛苦。没有任何地方写着答案,也没有人可以告诉你答案。即使你一次又一次地犯错,但自己寻找答案的过程是很有趣的。

为了研究地外物质,你必须思考太阳系的起源,发挥你的想象力,但总要以科学事实为基础。这是一个与数学不同的世界,它还包括一个历史的元素。

你需要全面思考,从各种各样的信息中汲取营养,偶尔想象许多可能性也很重要。

这些天我经常时间紧迫,但我想有意识地留出时间来进行这种幻想。这个过程可以让想法在我的脑海中成熟和成形。

问:"测量 "对你来说意味着什么?

在我看来,分析物质以获得信息是研究的一个重要方面。

当你仔细考虑太阳系的起源和行星的形成时,显然有一些东西是不能仅靠想象力来渗透的。在这个意义上,分析可以作为坚实的证据,并作为进一步扩大我们想象力的基础。因此,非常重要的是,在最初的分析中,我们描述自然界的本来面目,不能有任何主观性。

问:你会给热爱科学的人和将要领导下一代的孩子们什么信息?

我鼓励学生重视学校学习。

在我看来,作为一个开始参与研究的人,只学习科学不能使你成为一个真正的科学家。

地外物质是一个深刻而广泛的科学领域,包含了物理学、化学、数学、生物学和其他元素。有一次,一位海外研究人员问我,为什么日本没有武士了。 为了与世界各地的研究人员沟通,你不仅需要了解外语,还需要了解文化差异和日本历史。这些都是学校里教的东西。

我还想敦促你们在自己的内心深处种下 "好奇 "和 "好奇心 "的种子。

就我而言,我想知道为什么行星会有不同的颜色。这颗很久以前种下的种子,最终发芽并长大。而我就在这里!

你是否对天空、地面、河流或其他任何事物感到好奇,这没有什么区别。只要种下很多好奇心的种子。

我想让你知道,思考你不明白的事情,即使需要问老师,也是一件好事。

其实有很多事情,老师也不明白。我也仍然不明白关于太阳系的起源和生命的起源的全貌。即使经过一生的研究,我可能也不会有所有的答案。尽管如此,面对这样一个困难的挑战的过程是既愉快又有价值。