Космонавтика

Совершенно новый способ изучения лунных образцов

Исследователи используют атомно-зондовую томографию для анализа лунного грунта. Техника использует только одно зерно почвы для идентификации гелия, чистого железа, воды и продуктов космического выветривания. Это первый раз, когда образец, извлеченный с Луны, был проанализирован подобным образом.

Пробы, собранные с Луны в экспедициях "Аполлон", являются ценной вещью. Поскольку мы не запускали пилотируемых экспедиций на Луну почти 5 десятилетий, каждый образец имеет значение для ученых сейчас и в будущем.

Имея это в виду, исследователи из Музея Филда и Чикагского университета открыли новый способ изучения лунных образцов, используя всего одну крупинку пыли.

Новая методика может помочь ученым понять больше о формировании ресурсов (таких как гелий и вода) и условий на поверхности Луны. По словам исследователей, это первый случай, когда образец, извлеченный с Луны (в 1972 году), был проанализирован подобным образом.

Атомно-Зондовая Томография

Метод, используемый в этом исследовании, известен как атомно-зондовая томография (APT). Это метод анализа материалов, используемый для визуализации и количественной оценки микроструктуры материалов в атомном масштабе. В основном он используется для улучшения промышленных процедур, таких как изготовление нанопроволок и стали.

Широкие возможности APT делают его идеальным кандидатом для анализа лунных образцов. Поскольку Аполлон 17 принес на Землю 111 килограммов лунной почвы и камней, ученые должны использовать это с умом.

В то время как большинство методов анализа используют образцы в миллиграммах или микрограммах, APT требуется только одно зерно почвы для идентификации гелия, чистого железа, воды и продуктов космического выветривания, образованных в результате взаимодействия космической среды и лунной почвы.

Реголит, собранный во время миссии Apollo 17 / Фото: Национальный Музей Естественной истории

Как именно это работает?

Используя сфокусированный пучок заряженных атомов, исследователи смогли вырезать маленькое зерно лунной пыли толщиной всего в несколько сотен атомов. Чтобы представить это в перспективе, лист бумаги имеет сотни тысяч атомов в ширину.

Затем они использовали лазер, чтобы выбить атомы (из зерна лунной пыли) на пластине детектора. Разным атомам требовалось разное время, чтобы добраться до детектора. Например, более легким элементам (таким как водород) требуется меньше времени для достижения пластины детектора, чем более тяжелым элементам (таким как железо).

Прибор измерил, сколько времени потребовалось атому, чтобы достичь детектора, и определил тип атома (а также его заряд) в этом месте. Для лучшей визуализации, исследовательская группа построила 3D-карту лунной пыли, используя цветовую маркировку точки для каждого атома и молекулы.

Этот же метод может быть применен к образцам, собранным с астероидов. Это даст астронавтам представление о важном явлении, называемом космическим выветриванием, и позволит точно предсказать состав лун и астероидов.

И поскольку исследователи использовали только крошечный кусочек, оригинальное зерно лунной пыли все еще доступно для дальнейшего анализа. Сотни таких зерен можно было бы извлечь из перчатки астронавта, чего было бы вполне достаточно для дальнейших исследований.

Результаты убедили НАСА финансировать исследовательскую группу в течение следующих 3 лет. Они будут использовать один и тот же метод для анализа различных типов лунной пыли и исследования различных аспектов космического выветривания.

Исследованные опубликовано в "Метеоритика и планетология"

Подписывайтесь на нас
Back to top button