焦维新（北京大学地球与空间科学学院）

2020年，深空探测可谓热闹非凡。中国的嫦娥五号从月球取样返回，日本的隼鸟－2探测器从小行星龙宫取样返回，美国的“奥西里斯-雷克斯”（OSIRIS-REx）探测器也从贝努小行星上取得了样品，正在返回地球的途中。许多国家正酝酿从火星取样返回的计划。为什么人类对取样返回这么重视呢？特别是已经有了着陆探测，甚至对一些天体发射了巡视器，为什么还热衷于取样返回呢？本文将重点讨论取样返回的重要性，以及从小行星和火星表面取样返回的方法。

1 取样返回的必要性和意义

取样返回是一种非常重要的探测方式，是其他探测方式无法取代的。这种方式的重要意义概括起来有以下4个方面[1]。

1）一些深层次分析化验任务需要做复杂的样品准备工作，而这些工作在地外天体表面是无法完成的，只有在地球的实验室才能进行。例如，要确定样品的地质年代，要求在清洁的条件下先进行高纯度矿物分离，然后提取和浓缩微量元素，如：铷、锶和钐。在地面实验室中进行这项工作的程序已经很完善，但要在地外天体上进行这项工作，条件还远远不具备。有些研究需要将样品加热到高温（>1000℃），使用特殊的有机溶剂进行萃取，然后对萃取物进行化学分析，生成用于有机分析的衍生物；还有冷冻干燥法等。另一个关键的例子是薄切片的准备，在做一些测试之前，需要把样品切成薄片，但是，简单的机器人系统不可能完成这样的工作。