En 1972, la NASA envió su último equipo de astronautas a la Luna en la misión Apolo 17. Estos astronautas trajeron parte de la Luna a la Tierra para que los científicos pudieran continuar estudiando el suelo lunar en sus laboratorios. Ya que no hemos regresadoa la Luna en casi 50 años, cada muestra lunar es preciosa. Necesitamos hacer que cuenten para los investigadores ahora y en el futuro. En un nuevo estudio en Meteorítica y ciencia planetaria , los científicos encontraron una nueva forma de analizar la química del suelo de la Luna utilizando un solo grano de polvo. Su técnica puede ayudarnos a aprender más sobre las condiciones en la superficie de la Luna y la formación de recursos preciosos como el agua y el helio allí.
"Estamos analizando rocas del espacio, átomo por átomo", dice Jennika Greer, primera autora del artículo y estudiante de doctorado en el Field Museum y la Universidad de Chicago. "Es la primera vez que se estudia una muestra lunar de esta manera.Estamos usando una técnica de la que muchos geólogos ni siquiera han oído hablar.
"Podemos aplicar esta técnica a muestras que nadie ha estudiado", agrega Philipp Heck, curador del Field Museum, profesor asociado de la Universidad de Chicago y coautor del artículo.para encontrar algo nuevo o inesperado. Esta técnica tiene una sensibilidad y resolución tan altas que encontrará cosas que no encontraría de otra manera y solo consumirá una pequeña parte de la muestra ".
La técnica se llama tomografía con sonda atómica APT y normalmente la utilizan los científicos de materiales que trabajan para mejorar procesos industriales como la fabricación de acero y nanocables. Pero su capacidad para analizar pequeñas cantidades de materiales la convierte en un buen candidato para estudiar muestras lunares.La muestra del Apolo 17 contiene 111 kilogramos 245 libras de rocas lunares y suelo: el gran esquema de las cosas, no mucho, por lo que los investigadores deben usarlo con prudencia. El análisis de Greer solo requirió un solo grano de suelo, aproximadamente del mismo anchocomo un cabello humano. En ese pequeño grano, identificó productos de la intemperie espacial, hierro puro, agua y helio, que se formaron a través de las interacciones del suelo lunar con el entorno espacial. La extracción de estos preciosos recursos del suelo lunar podría ayudar a los futuros astronautas a sostenersus actividades en la Luna.
Para estudiar el grano diminuto, Greer usó un haz enfocado de átomos cargados para tallar una punta diminuta y súper afilada en su superficie. Esta punta tenía solo unos pocos cientos de átomos de ancho; en comparación, una hoja de papel tiene cientos demiles de átomos de espesor. "Podemos usar la expresión nanocarpintería", dice Philipp Heck. "Como un carpintero da forma a la madera, lo hacemos a nanoescala de minerales".
Una vez que la muestra estuvo dentro de la sonda de átomos en la Universidad de Northwestern, Greer la golpeó con un láser para derribar los átomos uno por uno. Cuando los átomos salieron volando de la muestra, golpearon una placa detectora. Los elementos más pesados, como el hierro, demoran másalcanzar el detector que los elementos más ligeros, como el hidrógeno. Al medir el tiempo entre el disparo del láser y el átomo que golpea el detector, el instrumento es capaz de determinar el tipo de átomo en esa posición y su carga. Finalmente, Greer reconstruyó los datos entres dimensiones, utilizando un punto codificado por colores para cada átomo y molécula para hacer un mapa 3D a nanoescala del polvo lunar.
Es la primera vez que los científicos pueden ver tanto el tipo de átomos como su ubicación exacta en una partícula de suelo lunar. Si bien la APT es una técnica bien conocida en la ciencia de los materiales, nadie había intentado usarla para muestras lunares antes. Greer yHeck anima a otros cosmoquímicos a probarlo. "Es genial para caracterizar exhaustivamente pequeños volúmenes de muestras preciosas", dice Greer. "Tenemos estas misiones realmente emocionantes como Hayabusa2 y OSIRIS-REx que regresan pronto a la Tierra: naves espaciales sin tripulación que recolectan pequeñas piezas deasteroides. Esta es una técnica que definitivamente debería aplicarse a lo que traen de regreso porque usa muy poco material pero proporciona mucha información ".
Estudiar el suelo de la superficie de la luna les da a los científicos una idea de una fuerza importante dentro de nuestro Sistema Solar: la meteorización espacial. El espacio es un entorno hostil, con pequeños meteoritos, corrientes de partículas que salen del Sol y radiación en forma de radiación solar y cósmica.mientras que la atmósfera de la Tierra nos protege de la meteorización espacial, otros cuerpos como la Luna y los asteroides no tienen atmósferas. Como resultado, el suelo de la superficie de la Luna ha sufrido cambios causados por la meteorización espacial, lo que lo hace fundamentalmente diferente de la roca queel resto de la Luna está compuesto. Es como un cono de helado bañado en chocolate: la superficie exterior no coincide con lo que hay dentro. Con APT, los científicos pueden buscar diferencias entre las superficies desgastadas por el espacio y la suciedad lunar no expuesta de alguna maneraque ningún otro método puede hacerlo. Al comprender los tipos de procesos que hacen que sucedan estas diferencias, pueden predecir con mayor precisión qué hay debajo de la superficie de las lunas y asteroides que están demasiado far lejos para traer a la Tierra.
Debido a que el estudio de Greer utilizó una punta nanométrica, su grano original de polvo lunar todavía está disponible para experimentos futuros. Esto significa que las nuevas generaciones de científicos pueden hacer nuevos descubrimientos y predicciones a partir de la misma muestra preciosa ". Hace cincuenta años, nadie anticipaba quealguien podría analizar una muestra con esta técnica, y sólo usando un poquito de un grano ", afirma Heck." Miles de esos granos podrían estar en el guante de un astronauta, y sería material suficiente para un gran estudio ".
Greer y Heck enfatizan la necesidad de misiones en las que los astronautas traigan muestras físicas debido a la variedad de terrenos en el espacio exterior. "Si solo analizas la meteorización espacial desde un lugar en la Luna, es como analizar la meteorización en la Tierra en un solo lugar.cordillera ", dice Greer. Necesitamos ir a otros lugares y objetos para comprender la meteorización espacial de la misma manera que necesitamos observar diferentes lugares de la Tierra, como la arena en los desiertos y los afloramientos en las cadenas montañosas de la Tierra".
Todavía no sabemos qué sorpresas podríamos encontrar con la meteorización espacial. "Es importante comprender estos materiales en el laboratorio para que entendamos lo que estamos viendo cuando miramos a través de un telescopio", dice Greer. "Por algoasí, entendemos cómo es el medio ambiente en la Luna. Va mucho más allá de lo que los astronautas son capaces de decirnos mientras caminan sobre la Luna. Este pequeño grano conserva millones de años de historia.
Los resultados de este estudio convencieron a la NASA de financiar el Field Museum y el equipo de Northwestern y sus colegas de Purdue durante los próximos tres años para estudiar diferentes tipos de polvo lunar con APT para cuantificar su contenido de agua y estudiar otros aspectos de la meteorización espacial.
El financiamiento para este trabajo fue proporcionado por la Fundación TAWANI, la Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina de Investigación Naval, la Universidad Northwestern y el Comité de Financiamiento de Becas y Ciencias del Field Museum.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Museo de campo . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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