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(odnośnik otworzy się w nowym oknie), który został sfinansowany ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie). 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(odnośnik otworzy się w nowym oknie), pełniącej rolę gospodarza projektu.
Miniaturowe urządzenie do datowania luminescencyjnego
Technika datowania luminescencyjnego(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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(odnośnik otworzy się w nowym oknie), 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(odnośnik otworzy się w nowym oknie), 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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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.
