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龙宫初步分析结果,新科学的起点

——访北海道大学理学院Hisayoshi Yurimoto教授,初步分析阶段化学分析团队负责人

Hisayoshi Yurimoto先生于 1985 年在筑波大学地球科学研究院获得博士学位。2005 年,他在筑波大学担任助理教授和讲师,并在东京工业大学理学院担任副教授,随后就职于北海道大学理学院。2016 年 3 月至 2020 年 2 月,他还通过交叉任职的形式担任 JAXA 天体材料科学研究小组组长。自 2017 年开始,他一直担任化学分析团队负责人,负责对龙宫样本进行初步分析。他在日本和国外获得了许多专业荣誉,包括日本地球化学学会的奖项和气象学会的伦纳德奖章。2020 年,他被日本政府授予紫绶勋章。

隼鸟 2 号从小行星龙宫收集的样本于 2021 年 6 月开始进行初步分析。初步分析由总共 270 多人组成的六个团队执行。Yurimoto 教授是化学分析团队负责人,HORIBA 也是该团队的一员。在本次专题访谈的第一部分,我们和 Yurimoto 教授讨论了初步分析面临的挑战,以及他作为科学家对研究的热情。(访谈于 2021 年 4 月进行)

问:化学分析团队将开展哪些工作?

化学分析团队正试图了解小行星龙宫的化学特征,并调查它是何种天体以及它的起源。具体来说,该团队将使用 微区X 射线荧光分析仪和同位素显微镜*等工具来了解龙宫样本的化学元素和特性。为了这项任务,化学分析团队汇集了陨石分析、化学成分、同位素成分和其他专业的各种专家。团队 50 人中有一半来自海外,所以这是一支非常国际化的队伍。由于新冠肺炎疫情正影响着世界的大部分地区,我们预计团队成员将会通过在线联系开展一些分析。

同位素显微镜:能够观察物质中微观同位素(原子序数相同但质量数不同的原子)的数量和质量的显微镜。

问:您为初步分析做了哪些准备?

我们从 2020 年 4 月左右开始准备接收样本,时间跨度约为一年。事实上,直到 2020 年 12 月,我们甚至不知道从龙宫采集了多少样本。在那之前,我们一直在制定最佳分析计划,并设想我们将获得 10 毫克、100 毫克或其他数量的样本进行测量。我们准备了一个万无一失的系统,包括使用其他陨石样本进行试验验证,以确保我们真的能按计划进行分析。

问:当来自龙宫的样本安全返回地球时,您有什么感受?

隼鸟 2 号采集的龙宫样本 ©JAXA

我真是激动万分。当装有龙宫样本的返回舱进入大气层时,我正在 JAXA(日本宇宙航空研究开发机构)相模原校区。“在那里!哇哦!”每个人都很兴奋。

但即便如此,直到亲眼看到采集到的样本,我们悬着的心才真的放了下来。

我们也想过返回舱的样本容器会装满,然而我们知道我们从未在太空中测试过样本采集,而且隼鸟号也只收集了很少量的样本。所以,当我们在 JAXA 相模原校区确认样本总量为 5.4 克,远远超出我们的预期时,我们感到非常欣慰。

问:您还参与了小行星探测器隼鸟号收集的小行星丝川的样本分析。这两个分析任务有什么区别?

实际上,我们对丝川样本的分析计划与对龙宫样本的计划非常相似。然而,采集的样本量比我们预期的要少得多,因此我们不得不放弃许多最初的分析计划。

但对于龙宫样本,我们可以执行所有分析计划。通过这个初步分析,我们希望能清楚地了解小行星龙宫是一个什么样的天体。地球上已经发现了 65000 多块陨石,我们也有前人积累的一整套科学体系。我们想知道龙宫是否符合先前研究的分类方案,或者它是否属于一个全新的东西。我们需要先搞清楚这个基本问题,才能知道下一步重点研究什么课题。

问:在这个“初步分析”后,分析是否会完成?

北海道大学实验室的同位素显微镜 ©北海道大学

初步分析只是一个“起点”,帮助世界各地的科学家以更好的方式进行他们的研究。经过约一年的初步分析,从 2021 年 6 月开始,JAXA 将发布一项国际研究提案征集活动。初步分析的数据将公开发布,JAXA 选定的个人和组织将根据他们建议的研究主题对初步分析结果进行分析。换句话说,初步分析的另一个重要要求是向世界各地的科学家提供更准确的信息,以促进更深入的研究。

如果我们在没有任何初步分析的情况下将龙宫样本分发,即使拿到样本也不知道要研究什么。丝川样本的初步分析显示,这颗小行星中的物质曾经被加热到 800℃ 以上,因而没有任何早期的信息(因为它已经被重塑)。利用这一初步分析所获得的信息,科学家们可以设想不同的方法来研究样本。了解太阳系和地球生命的起源不是靠单一个科学家能做到的。研究结果将公之于众,让越来越多的人进行专门研究,让我们离真相越来越近。

参考:对丝川样本微粒的首次分析

问:“测量”对您来说意味着什么?

对我来说,“测量”意味着调查太阳系的起源和演化。以接近太阳系起源为目标,我把研究重点放在小行星和陨石上,它们是太阳系诞生时的中间产物。

为了达到我们的目标,我们总是尽量走最短的路线。然而,当我们真正尝试走那条路时,事情并不总是按照他们被计划的方式发展,所以我们会纠正我们的错误,或者试着从不同的角度去接近。每当我弄清楚一件事,另一个谜团就会出现,我会全神贯注地去探索它。

问:您是如何对科学和太空产生兴趣的?

用 3D 打印机制作的龙宫 3D 模型

有一次,我在讲课时,一个小学生对我说:“我想当科学家,因为这很酷!”我年轻的时候也有同样的感觉。我的灵感来自我在动漫中看到的科学家和诺贝尔奖获得者。就像生活中的许多事情一样,先产生兴趣,然后采取行动。

至于太空,我从小就喜欢望远镜。初中的时候,我得到了一个渴望已久的望远镜,我也曾用它仰望夜空。我想我最终会专攻太空研究是因为我想追求我认为很酷的东西。

问:您对科学爱好者和引领下一代的年轻人有什么建议?

关于宇宙,我们还有很多未知的地方。就了解太阳系起源而言,对龙宫的分析只是一小步。我们需要很长时间才能理解一切。但不论如何,我们做的研究越多,我们就越能更好地理解太阳系是如何诞生,地球上的生命是如何开始,人类是如何崛起,以及未来会怎样。

希望大家保持好奇心,继续努力去探索宇宙的奥秘。不断追问,不断探索!