Urządzenie umożliwia łazikom marsjańskim datowanie próbek skał in situ
Mars jest obecnie naszym najbardziej obiecującym obiektem do badań, dzięki którym będziemy w stanie znaleźć odpowiedź na odwieczne pytanie – czy życie pojawiło się gdziekolwiek indziej we Wszechświecie? Ze zgromadzonych dotychczas dowodów wynika, że Mars był kiedyś pokryty wodą, jego atmosfera była gęstsza, a klimat cieplejszy. Wskazuje to zatem, że mogło tam pojawić się życie. Dla badaczy planet wulkany, kratery pozostawione przez uderzające w powierzchnię planety meteoryty, a także ślady zjawisk atmosferycznych i fotochemicznych oraz procesów geofizycznych są źródłami wiedzy na temat geologii i historii klimatu Marsa. W związku z tym gromadzone na powierzchni Marsa próbki skał mogą dostarczać szczegółowych informacji na temat formowania się i rozwoju planety i wyjaśnić zagadkę utraty atmosfery. Z kolei marsjańskie próbki wody mogą być źródłem wiedzy na temat potencjalnego rozwoju życia na tej planecie. „Zrozumienie marsjańskich procesów geofizycznych, geologicznych i atmosferycznych prawdopodobnie doprowadzi również do nowych odkryć dotyczących rozwoju i historii Ziemi, a także innych planet Układu Słonecznego”, wyjaśnia Roberto Filippone, koordynator projektu IN TIME, który został sfinansowany ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”. Obecnie jednak gromadzone na powierzchni Czerwonej Planety próbki skalne muszą zostać odesłane z powrotem na Ziemię w celu przeprowadzenia szczegółowej analizy, co wydłuża czas i zwiększa koszty. Świadomość tego problemu zainspirowała zespół projektu IN TIME do zaprojektowania urządzenia wykorzystującego luminescencję w celu datowania próbek in situ i wykazania skuteczności tego rozwiązania przy pomocy prototypu, który także został nazwany IN TIME. „Po montażu urządzenia na łaziku, w miarę gromadzenia nowych danych z powierzchni Marsa, może ono wskazywać najbardziej obiecujące próbki do dalszej analizy na Ziemi”, wyjaśnia Filippone, przedstawiciel spółki ALMA Sistemi, pełniącej rolę gospodarza projektu.
Miniaturowe urządzenie do datowania luminescencyjnego
Technika datowania luminescencyjnego wykorzystuje fakt, że przysypane pyłem próbki z Czerwonej Planety, które nie były wystawione na działanie promieniowania słonecznego, znajdują się pod wpływem izotopów promieniotwórczych, które z czasem ulegają rozpadowi i są absorbowane przez próbki, w wyniku czego stanowią zawarty w nich ładunek. Ładunki te emitują sygnał luminescencyjny, gdy zostaną oświetlone – intensywność tego sygnału pozwala na określenie wieku próbki. Zespół projektu wykorzystał metodę odtworzeniową pojedynczej porcji (ang. single-aliquot regenerative-dose, SAR), który pozwala na określenie luminescencji na podstawie krzywej porcja–odpowiedź w celu symulacji upływu czasu i dokładniejszego oszacowania wieku próbki. Prototypowy instrument opracowany przez zespół projektu składał się z trzech kluczowych komponentów niezbędnych do przeprowadzenia badania metodą SAR – jednostki napromieniowującej (emitującej znaną dawkę), systemu stymulacji świetlnej (do badania przy pomocy stymulowanej optycznie i podczerwienią luminescencji) i fotopowielacza (rejestrującego sygnał luminescencji). Wszystkie te podzespoły są sterowane przez oprogramowanie opracowane w ramach projektu. Prototyp został przetestowany na Ziemi, gdzie wykorzystano go do analizy osadów bazaltowych (skał osadowych przypominających skały występujące na Marsie) w laboratorium ALMA, nadzorowanym przez naukowców z Uniwersytetu w Sassari, aby potwierdzić jego skuteczność. „Udało nam się przeprowadzić wszystkie etapy metody SAR i wykazać, że możliwe jest datowanie złóż bazaltowych za pomocą luminescencji”, zauważa Filippone.
Nowe rozwiązania na horyzoncie
Urządzenie zostało również pomyślnie przetestowane na wyspie Lanzarote, gdzie badacze użyli go w celu określenia chronologii osadów i związanych z nimi wydarzeń klimatycznych podczas epok lodowcowych i interglacjalnych w ciągu ostatnich 130 000 lat na terenie równiny El Jable. Zespół określił także miejsca na Marsie, w których prawdopodobnie zostaną znalezione obiecujące próbki, a także wykazał, że urządzenie IN TIME może pracować przy niskiej mocy i zostać wykorzystane do badania starych i surowych (niepoddanych obróbce chemicznej) próbek, co zwiększa zakres jego zastosowań na Czerwonej Planecie. Takie rozwiązanie może przyczynić się do realizacji działań Europejskiej Agencji Kosmicznej w ramach przygotowań do wysłania europejskich astronautów na Marsa do 2040 roku. „Obecnie pracujemy nad opracowaniem autonomicznego, wydajnego i konkurencyjnego narzędzia, które znajdzie zastosowanie zarówno na Marsie, jak i na Ziemi. Pozwoli na datowanie osadów geologicznych sięgających miliona lat i uzupełniać archeologiczne datowanie węglowe, którego zasięg jest ograniczony do 50 000 lat i wymaga materii organicznej”, podsumowuje Filippone.
Słowa kluczowe
IN TIME, Mars, łazik, bazalt, próbki, luminescencja, skały osadowe
