Observar rocas espaciales desde lejos está muy bien, pero a veces es necesario verlas de cerca. Las preguntas más importantes de la ciencia espacial (cómo se formó el sistema solar, cómo condujo a la vida en la Tierra y si alguna vez hubo vida en otros mundos cercanos) realmente solo se pueden responder con el estudio directo de los materiales de esos mundos. Y eso significa tomar una muestra para analizarla en la Tierra.  La geobióloga del MIT Tanja Bosak afirma: "Solo se puede modelar hasta cierto punto. Las muestras nos ayudan a comprobar y validar nuestra idea sobre cómo funciona el universo".

2020 resultó ser un año importante para las misiones de retorno de muestras. La misión OSIRIS-REx de la NASA aterrizó con éxito en el asteroide Bennu y recogió una cantidad desbordante  de material para traer de vuelta a la Tierra. Su viaje de retorno comenzará en mayo. En diciembre, la misión Hayabusa2 de Japón por fin trajo muestras del asteroide Ryugu. Más tarde ese mismo mes, China recibió el primer lote nuevo de rocas lunares después de más de 45 años. 

Las misiones de retorno de muestras más emocionantes aún están por llegar. En tan solo unas semanas el róver Perseverance, lanzado el año pasado, aterrizará en Marte para explorar el paisaje en busca de pruebas de vida antigua (o presente), lo que incluye perforar y almacenar muestras para traerlas a la Tierra más adelante.

Se espera que China en 2023 realice otra misión de retorno de rocas lunares a la Tierra con Chang'e 6. Rusia hará lo mismo en 2027 con Luna 28. Se espera que ambos países intenten llevar a cabo sus misiones de retorno de muestras a Marte antes de que termine esta década. La misión de Exploración de las lunas marcianas (MMX) de Japón, con su lanzamiento previsto en 2024, irá a la luna marciana Fobos con el objetivo de recoger material de la superficie y traerlo a la Tierra en 2029. China está pensando en organizar una misión de retorno de muestras al planeta enano Ceres. Y la posible detección de fosfano en la atmósfera de Venus (que aún se está estudiando por parte de varios grupos) tiene tanto a los científicos como a los ingenieros trabajando en imaginar cómo sería una posible misión al planeta amarillo.

Entonces, ¿qué es lo que ha provocado esta edad de oro para las misiones de retorno de muestras? Para empezar, los lanzamientos actuales son más baratos al igual que el hardware para construir las sondas y los módulos de aterrizaje. Los instrumentos como los espectrómetros, que pueden identificar la presencia de diferentes elementos y compuestos, son más pequeños y resistentes y consumen bastante menos energía. La tecnología para navegar de forma autónoma en estos mundos ha mejorado enormemente; OSIRIS-REx en particular se benefició del hecho de que el sistema de seguimiento de características naturales (NFT) a bordo proporcionó un mapeo en tiempo real de la superficie para mantener la sonda a salvo de las peligrosas rocas de Bennu. NFT está pensado para ayudar a que las futuras misiones robóticas funcionen sin problemas y de forma segura, con retorno de muestras o sin ellas. 

Los ingenieros también tienen ideas más novedosas sobre cómo recoger y almacenar estas muestras. Perseverance opera a la vieja escuela con un equipo de perforación para recolectar núcleos intactos de roca del suelo. OSIRIS-REx ideó un sistema de "mecanismo táctil de adquisición de muestras" (en inglés: touch-and-go sample acquisition mechanism) parecido a un brazo que la nave espacial desplegó para el aterrizaje de unos segundos sobre Bennu y usó el aire comprimido para subir pequeños escombros de la superficie al cabezal de recogida. Haybausa2 literalmente disparó balas hacia Ryugu. MMX utilizará unos simples sistemas neumáticos para recoger el material arenoso de Fobos. 

Para la misión a Venus, los científicos han estado considerando una nave espacial que pueda sumergirse en la atmósfera y embotellar algo de gas. Las tecnologías criogénicas permitirán un mejor almacenamiento de sustancias volátiles extraterrestres, o de los elementos congelados que se pueden vaporizar. Básicamente, cada mundo tiene un entorno único y un conjunto de circunstancias que dictan el mejor enfoque para la recogida de muestras, y nuestras tecnologías por fin están en el punto en el que los métodos que alguna vez parecían demasiado difíciles o desafiantes ya resultan razonables para poder llevarlos a cabo. 

No se trata de investigaciones que se puedan realizar con una sonda en el suelo. Simplemente, nada puede sustituir el tipo de investigaciones que se pueden hacer con el equipo de laboratorio aquí en la Tierra. Digamos que hemos encontrado evidencia de ADN en Marte. Perseverance no tiene forma de secuenciarlo, y hasta el momento no hay manera de que ninguna sonda marciana incorpore el equipo necesario para llevarlo a cabo. Si quisiéramos analizar las muestras de rocas para comprender la historia del campo magnético de Marte, un róver simplemente no tiene la capacidad de realizar ese tipo de pruebas. 

De la teoría a la práctica

Entonces, ¿cómo pasa una misión de retorno de muestras de la teoría a la ejecución? "Para una misión de retorno de muestras, se trata de la accesibilidad para llegar allí y regresar", explica el astrónomo del MIT y coinvestigador de OSIRIS-REx Richard Binzel. 

Ciertos destinos como la Luna y Marte siempre han sido prioritarios para los científicos planetarios, especialmente después de los nuevos conocimientos sobre la historia del agua en ambos cuerpos. Pero más allá, las misiones de retorno de muestras son más difíciles de justificar. 

En opinión de Binzel, estas misiones siguen siendo demasiado difíciles como para responder a las preguntas más importantes como los orígenes del sistema solar y la química que dio lugar a la vida en la Tierra. "¿Hasta dónde podemos ir y obtener una cápsula de tiempo del inicio de todo lo que es la Tierra y nosotros? Se trata de sustancias volátiles", explica. En el contexto de la ciencia planetaria, esto puede significar hielo de agua o nitrógeno, dióxido de carbono, amoníaco, hidrógeno, metano, dióxido de azufre, los ingredientes que crean la vida. Si no hay sustancias volátiles, y por lo tanto, si no existen indicios de que ese lugar alguna vez haya sido habitable o que aún pueda serlo, una misión de retorno de muestras parece muy poco probable.

Sin embargo, al decidir el objetivo, los ingenieros se encargan de averiguar cuál sería la mejor manera de recoger la muestra y traerla de vuelta. A partir de ahí, simplemente deben aceptar la decisión y esperar que el material que regrese sea lo suficientemente adecuado para analizar. 

Las recompensas pueden ser enormes. Entre 1969 y 1972, los astronautas del Apollo trajeron casi 400 kilogramos de rocas lunares. Más de 50 años después, la gente las sigue estudiándolas y publica artículos que detallan nuevos descubrimientos. Bosak detalla: "Volvemos a analizarlas, a medirlas utilizando técnicas desarrolladas recientemente para estudiar las muestras y plantear nuevas preguntas. Es un regalo que sigue dando más de sí". 

El hecho de que estas muestras puedan pasar de una generación a otra y que los futuros científicos utilicen nuevas tecnologías y conocimientos para centrar sus investigaciones y responder a las preguntas en las que nadie había pensado antes, significa que hay un poderoso legado que vale la pena seguir. Cuando Perseverance descienda a Marte este mes y visite el cráter Jezero, recogerá el material que los científicos de la Tierra estudiarán durante décadas, tal vez a lo largo de cientos de años.