• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Forskare visar hastighet, precision av in situ planetarisk dating enhet

    SwRI designar CODEX-instrumentet för att använda radioisotopdateringstekniker på plats för att bestämma åldern på stenar på andra planeter eller månar. Med fem lasrar och en masspektrometer, 20-tums kubinstrumentet är designat för att förånga små bitar av sten och mäta de närvarande elementen för att fastställa stenens ålder med tidigare ouppfylld precision. Kredit:Tom Whitaker, Southwest Research Institute

    Forskare från Southwest Research Institute har ökat hastigheten och noggrannheten hos ett instrument i laboratorieskala för att bestämma åldern på planetariska prover på plats. Teamet miniatyriserar gradvis kemin, Organics and Dating Experiment (CODEX) instrument för att nå en storlek som är lämplig för rymdfärder och landningsuppdrag.

    "Åldrande på plats är ett viktigt vetenskapligt mål som identifierats av National Research Councils Decadal Survey for Mars and the Moon samt Lunar and Mars Exploration Program Analysis Groups, enheter som ansvarar för att tillhandahålla den vetenskapliga input som behövs för att planera och prioritera prospekteringsaktiviteter, " sa SwRI Staff Scientist Dr. F. Scott Anderson, som leder utvecklingen av CODEX. "Att göra detta på plats istället för att försöka returnera prover tillbaka till jorden för utvärdering kan lösa stora dilemman inom planetvetenskapen, erbjuder enorma kostnadsbesparingar och förbättrar möjligheterna för eventuell provretur."

    CODEX kommer att vara lite större än en mikrovågsugn och innehålla sju lasrar och en masspektrometer. Mätningar på plats kommer att behandla grundläggande frågor om solsystemets historia, som när Mars var potentiellt beboelig. CODEX har en precision på ±20-80 miljoner år, betydligt mer exakta än dateringsmetoder som för närvarande används på Mars, som har en precision på ± 350 miljoner år.

    "CODEX använder en ablationslaser för att förånga en serie små bitar från stenprover, som de på månens eller Mars yta, sa Andersson, som är huvudförfattare till en CODEX-artikel publicerad 2020. "Vi känner igen vissa element direkt från den ångplymen, så vi vet vad en sten är gjord av. Sedan plockar de andra CODEX-lasrarna selektivt ut och kvantifierar överflödet av spårmängder av radioaktivt rubidium (Rb) och strontium (Sr). En isotop av Rb sönderfaller till Sr under kända tidsperioder, så genom att mäta både Rb och Sr, vi kan avgöra hur lång tid som har gått sedan stenen bildades."

    Även om radioaktivitet är en standardteknik för att datera prover på jorden, få andra platser i solsystemet har daterats på detta sätt. Istället, forskare har till stor del begränsat kronologin för det inre solsystemet genom att räkna nedslagskratrar på planetytor.

    "Idén bakom kraterdatering är enkel; ju fler kratrar, ju äldre ytan är, " säger Dr Jonathan Levine, en fysiker vid Colgate University, som ingår i det SwRI-ledda teamet. "Det är lite som att säga att en person blir blötare ju längre den har stått ute i regnet. Det är utan tvekan sant. Men som med det fallande regnet, vi vet inte riktigt i vilken takt meteoriter har fallit från himlen. Det är därför radioisotopdatering är så viktigt. Radioaktivt sönderfall är en klocka som tickar i en känd takt. Dessa tekniker bestämmer noggrant åldern på stenar och mineraler, tillåta forskare att datera händelser som kristallisation, metamorfos och effekter."

    Den senaste iterationen av CODEX är fem gånger känsligare än dess tidigare inkarnation. Denna precision uppnåddes till stor del genom att modifiera provets avstånd från instrumentet för att förbättra datakvaliteten. Instrumentet inkluderar också en ultrasnabb pulsad laser och förbättrade signal-brus-förhållanden för att bättre begränsa tidpunkten för händelser i solsystemets historia.

    "Vi miniatyriserar CODEX-komponenterna för fältanvändning på ett landningsuppdrag till månen eller Mars, ", sa Anderson. "Att utveckla kompakta lasrar med pulsenergier jämförbara med vad vi för närvarande behöver är en stor utmaning, även om fem av de sju framgångsrikt har miniatyriserats. Dessa lasrar har en upprepningshastighet på 10 kHz, vilket gör det möjligt för instrumentet att förvärva data 500 gånger snabbare än den nuvarande tekniska designen."

    CODEX masspektrometer, strömförsörjning och tidtagningselektronik är redan tillräckligt små för rymdfärder. Instrumentkomponenter förbättras för att förbättra robustheten, termisk stabilitet, strålningsmotstånd och energieffektivitet för att tåla uppskjutning och utökade autonoma operationer i främmande miljöer.

    Inriktar sig på flera framtida uppdrag, SwRI utvecklar två versioner av instrumentet, KODEX, som är designad för Mars och kan mäta organiska ämnen, och CDEX, som är designad för månen, och behöver inte mäta organiskt material. NASA:s Planetary Instrument Concepts for the Advancement of Solar System Observations (PICASSO) och Maturation of Instruments for Solar System Exploration (MatISSE) program finansierar instrumentutvecklingen, med tidigare stöd för CODEX/CDEX från Planetary Instrument Definition and Development Program (PIDDP).

    Artikeln med titeln "Dating a Martian Meteorite with 20 Ma Precision Using a Prototype In-Situ Dating Instrument" publicerades i Planet- och rymdvetenskap den 15 juni, 2020.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com