太陽系碎片“化石”
一般認為，與內部發生物質分化的行星不同，小行星是由原行星雲的原始物質形成。科學家表示，這是“保存在宇宙真空的時間膠囊”。它們的一小部分會以隕石形式週期性落到地球，但從來都不知道它們是從何掉落。如果有機會拿到具體樣本，那就是另一回事了。
日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的“隼鳥”號探測器率先做到，2005年11月從小行星“糸川”表面採集了土樣，並於2010年6月送回地球。
開啓“膠囊”後，科學家發現了大約1500種典型的碳質球粒隕石礦物質。有趣的是，它們是變質的，也就是說經受了長時間的加熱，而這只在較大型天體的內部才可能發生。
2019年，日本再次開展採樣任務。“隼鳥2號”探測器在“龍宮”小行星採集了兩份樣本，其中一份取自行星表層以下。按計劃，“時光膠囊”將於12月6日運回地球。這將是首份採自小行星地表以下的樣本，雖然不深。
儘管兩次任務都取得了成功，但進一步分析發現，“糸川”和“龍宮”都是非常年輕的小行星，不超過900萬年。科學家認為它們是較大天體的碎片。
而科學家認為，構成小行星“貝努”的宇宙塵埃與46億年前形成太陽和行星的宇宙塵埃一樣，而且“貝努”可能更古老。對於行星學家來說，獲得它的樣本是探索太陽系最久遠過去的一個機會。
“貝努”令科學家感興趣的不只是它的年齡。如果在樣本中發現由碳、氧、氫和氮（這些為所有生物的基本化學成分）組成的複雜分子，那麼就可以更加確定地說，彗星和小行星在向地球運送原始“生命成分”方面有重要作用。
從“貝努”小行星採集的樣本將於2023年運抵地球。
月球上的“野外工作”
儘管使用現代遙感方法進行研究是可行的，但是材料樣本直到今天仍然是有關行星及其衛星組成的唯一可靠的信息來源。當然，被人們研究得最清楚的是月亮。
月球地質學研究是美國登月計劃的重點之一，因此歷史上首位科學家宇航員、地質學家哈里森·施密特（Harrison Schmitt）被選擇執行阿波羅17號任務。
蘇聯的月球探測器也將少量月球土壤樣品帶回了地球，分別是1970年、1972年和1976年發射的月球16號、月球20號和月球24號探測器。
至於其他項目，包括2004年由美國國家航空航天局“星塵使命”號飛船蒐集到的維爾特二號彗星（81P/Wild）尾部的灰塵，以及2001年至2004年由起源號探測器(Genesis)蒐集到的太陽風粒子，可以在一定程度上被認為是地外物質樣本。
幾乎所有的探月計劃都涉及在月球表面採樣和鑽井。中國計劃在今年12月發射嫦娥五號探測，預計其返回艙將攜帶月球土壤樣本和在月球表面下2米深處鑽出的岩石樣本返回地球。中國計劃於2030年前完成載人登月任務。
不久前，今年10月13日， NASA與澳大利亞、加拿大、阿聯酋、意大利、英國、盧森堡和日本等等7個國家的航天機構簽署了《阿爾忒彌斯協議》，以實施有史以來最大的登月計劃。該協議計劃2024年將宇航員送上月球，並在2028年建造一個月球基地。
俄羅斯聯邦航天局計劃發送自己的探測器來研究月球的內部結構並進行採樣工作。
2020年2月， JAXA宣佈火星衛星探測（MMX）計劃正式進入積極開發階段。與已使用過的探測“糸川”和“龍宮”小行星的類似裝置將降落在火衛一上。如果一切按計劃進行，火星衛星的樣本將在2029年返回地球。