Ученые SwRI демонстрируют скорость, точность устройства датирования на месте

Ученые Юго-Западного научно-исследовательского института увеличили скорость и точность лабораторного прибора для определения возраста планетарных образцов на месте. Команда постепенно миниатюризирует инструмент «Эксперимент по химии, органике и датировкам» (CODEX), чтобы достичь размера, подходящего для космических полетов и полетов, сообщает ascania-nova.

«Старение на месте - это важная научная цель, определенная Десятилетним исследованием Марса и Луны Национальным исследовательским советом, а также аналитическими группами по программе исследования Луны и Марса, ответственными за предоставление научной информации, необходимой для планирования и определения приоритетности геологоразведочных работ». сказал научный сотрудник SwRI доктор Ф. Скотт Андерсон, который возглавляет разработку CODEX. «Выполнение этого на месте, а не попытка вернуть образцы обратно на Землю для оценки может решить основные дилеммы в планетарной науке, предлагает огромную экономию затрат и расширяет возможности для возможного возврата образцов».

Кодекс будет немного больше, чем микроволновая печь, и будет включать семь лазеров и масс-спектрометр. Измерения на месте позволят решить фундаментальные вопросы истории Солнечной системы, например, когда Марс был потенциально обитаемым. Точность CODEX составляет ± 20-80 миллионов лет, что значительно точнее, чем методы датирования, используемые в настоящее время на Марсе, с точностью ± 350 миллионов лет.

«CODEX использует лазер для абляции, чтобы испарить серию крошечных фрагментов образцов горных пород, таких как образцы на поверхности Луны или Марса», - сказал Андерсон, ведущий автор статьи CODEX, опубликованной в 2020 году. «Мы признаем некоторые элементы непосредственно из этого парового шлейфа, поэтому мы знаем, из чего состоит порода. Затем другие лазеры CODEX выборочно выбирают и количественно определяют количество следовых количеств радиоактивного рубидия (Rb) и стронция (Sr). Изотоп распадов Rb в Sr за известные промежутки времени, поэтому, измеряя Rb и Sr, мы можем определить, сколько времени прошло с момента образования породы ".

Хотя радиоактивность является стандартной техникой для датирования образцов на Земле, немногие другие места в Солнечной системе были датированы таким образом. Вместо этого ученые в значительной степени ограничили хронологию внутренней солнечной системы, подсчитав ударные кратеры на поверхности планеты.

«Идея датирования кратеров проста: чем больше кратеров, тем старше поверхность», - говорит доктор Джонатан Левин, физик из университета Колгейт, который является частью команды, возглавляемой SwRI. «Это немного похоже на то, что человек становится более влажным, чем дольше он стоит под дождем. Это, несомненно, правда. Но, как и в случае с падающим дождем, мы на самом деле не знаем, с какой скоростью падают метеориты с неба». Вот почему радиоизотопное датирование так важно. Радиоактивный распад - это часы, которые тикают с известной скоростью. Эти методы точно определяют возраст горных пород и минералов, позволяя ученым датировать такие события, как кристаллизация, метаморфизм и воздействия ».

Последняя итерация CODEX в пять раз более чувствительна, чем ее предыдущее воплощение. Эта точность была в значительной степени достигнута путем изменения расстояния образца от инструмента для улучшения качества данных. Прибор также включает в себя сверхбыстрый импульсный лазер и улучшенные соотношения сигнал / шум для лучшего ограничения времени событий в истории Солнечной системы.

«Мы миниатюризируем компоненты CODEX для использования в полевых условиях при полете на Луну или Марс», - сказал Андерсон. «Разработка компактных лазеров с энергией импульсов, сравнимой с той, которая нам нужна в настоящее время, является сложной задачей, хотя пять из семи были успешно миниатюризированы. Эти лазеры имеют частоту повторения 10 кГц, что позволит инструменту получать данные в 500 раз быстрее чем текущий инженерный проект. "

Масс-спектрометр CODEX, источники питания и электроника времени уже достаточно малы для космического полета. Компоненты прибора улучшаются для повышения прочности, термостойкости, радиационной стойкости и энергоэффективности, чтобы выдержать запуск и расширенные автономные операции в чужой среде.

Для нескольких будущих миссий SwRI разрабатывает две версии прибора, CODEX, который предназначен для Марса и может измерять органику, и CDEX, который предназначен для Луны, и не нуждается в измерении органики. Программы НАСА по планетарным приборам для совершенствования наблюдений за солнечной системой (PICASSO) и программы по созреванию приборов для исследования солнечной системы (MatISSE) финансируют разработку прибора с предыдущей поддержкой CODEX / CDEX из Программы определения и развития планетарных приборов (PIDDP).