Home Technik Wissenschaftler demonstrieren Geschwindigkeit und Präzision von In-situ-Planetendatierungsgeräten Weltnachrichten

Wissenschaftler demonstrieren Geschwindigkeit und Präzision von In-situ-Planetendatierungsgeräten Weltnachrichten

Washington: Die Wissenschaftler des Southwest Research Institute haben die Geschwindigkeit und Genauigkeit eines Instruments im Labormaßstab zur Bestimmung des Alters von Planetenproben vor Ort erhöht. Das Team miniaturisiert schrittweise das CODEX-Instrument (Chemistry, Organics and Dating Experiment), um eine Größe zu erreichen, die für Raumfahrt- und Lander-Missionen geeignet ist.

“In-situ-Alterung ist ein wichtiges wissenschaftliches Ziel, das in der Dekadischen Erhebung des Nationalen Forschungsrates für Mars und Mond sowie in den Analysegruppen des Mond- und Mars-Explorationsprogramms festgelegt wurde. Diese Stellen sind für die Bereitstellung des wissenschaftlichen Inputs verantwortlich, der für die Planung und Priorisierung von Explorationsaktivitäten erforderlich ist “, sagte der SwRI-Mitarbeiter Dr. F. Scott Anderson, der die CODEX-Entwicklung leitet.

“Wenn Sie dies vor Ort tun, anstatt zu versuchen, Proben zur Bewertung zur Erde zurückzusenden, können Sie große Dilemmata in der Planetenforschung lösen, enorme Kosteneinsparungen erzielen und die Möglichkeiten für eine eventuelle Probenrückgabe verbessern”, fügte Anderson hinzu.

CODEX ist etwas größer als eine Mikrowelle und umfasst sieben Laser und ein Massenspektrometer. In-situ-Messungen werden grundlegende Fragen der Geschichte des Sonnensystems beantworten, beispielsweise wann der Mars möglicherweise bewohnbar war. CODEX hat eine Genauigkeit von + -20-80 Millionen Jahren, was wesentlich genauer ist als die derzeit auf dem Mars verwendeten Datierungsmethoden mit einer Genauigkeit von + -350 Millionen Jahren.

“CODEX verwendet einen Ablationslaser, um eine Reihe winziger Teile von Gesteinsproben zu verdampfen, beispielsweise auf der Oberfläche des Mondes oder des Mars”, sagte Anderson, der Hauptautor eines im Jahr 2020 veröffentlichten CODEX-Papiers.

Anderson bemerkte weiter: “Wir erkennen einige Elemente direkt aus dieser Dampfwolke, sodass wir wissen, woraus ein Gestein besteht. Dann erkennen und quantifizieren die anderen CODEX-Laser selektiv die Häufigkeit von Spurenmengen von radioaktivem Rubidium (Rb) und Strontium (Sr.) ).

Ein Isotop von Rb zerfällt über bekannte Zeiträume in Sr. Wenn wir also sowohl Rb als auch Sr messen, können wir feststellen, wie viel Zeit seit der Bildung des Gesteins vergangen ist. “Während Radioaktivität eine Standardtechnik für die Datierung von Proben auf der Erde ist, wurden nur wenige andere Stellen im Sonnensystem auf diese Weise datiert. Stattdessen haben Wissenschaftler die Chronologie des inneren Sonnensystems stark eingeschränkt, indem sie Einschlagkrater auf Planetenoberflächen gezählt haben.

“Die Idee hinter der Kraterdatierung ist einfach: Je mehr Krater, desto älter die Oberfläche. Es ist ein bisschen so, als würde man sagen, dass eine Person nasser wird, je länger sie im Regen steht. Es ist zweifellos wahr. Aber wie beim Fallen Bei Regen wissen wir nicht genau, mit welcher Geschwindigkeit Meteoriten vom Himmel gefallen sind “, sagte Dr. Jonathan Levine, Physiker an der Colgate University, der Teil des von SwRI geleiteten Teams ist.

“Deshalb ist die Datierung von Radioisotopen so wichtig. Der radioaktive Zerfall ist eine Uhr, die mit bekannter Geschwindigkeit tickt. Diese Techniken bestimmen genau das Alter von Gesteinen und Mineralien und ermöglichen es Wissenschaftlern, Ereignisse wie Kristallisation, Metamorphose und Auswirkungen zu datieren”, fügte Levine hinzu .

Die neueste Iteration von CODEX ist fünfmal empfindlicher als die vorherige Inkarnation. Diese Präzision wurde größtenteils durch Ändern des Abstands der Probe vom Instrument erreicht, um die Datenqualität zu verbessern. Das Instrument enthält auch einen ultraschnellen gepulsten Laser und verbesserte Signal-Rausch-Verhältnisse, um das Timing von Ereignissen in der Geschichte des Sonnensystems besser einzuschränken.

“Wir miniaturisieren die CODEX-Komponenten für den Feldeinsatz auf einer Lander-Mission zum Mond oder Mars. Die Entwicklung kompakter Laser mit Impulsenergien, die mit unseren derzeitigen Anforderungen vergleichbar sind, ist eine erhebliche Herausforderung, obwohl fünf von sieben erfolgreich miniaturisiert wurden. Diese Laser haben eine Wiederholungsrate von 10 kHz, wodurch das Instrument Daten 500-mal schneller als das aktuelle Konstruktionsdesign erfassen kann “, sagte Anderson.

Das CODEX-Massenspektrometer, die Netzteile und die Zeitsteuerungselektronik sind bereits klein genug für die Raumfahrt. Die Instrumentenkomponenten werden verbessert, um die Robustheit, die thermische Stabilität, die Strahlungsbeständigkeit und die Energieeffizienz zu verbessern und den Start und den erweiterten autonomen Betrieb in fremden Umgebungen zu überstehen.

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