En ny studie av forskare från Southwest Research Institute beskriver hur de har utökat kapaciteten hos prototypen för rymdfärdsinstrumentet Chemistry Organic and Dating Experiment (CODEX), designad för fältbaserad datering av utomjordiskt material. CODEX använder nu två olika dateringsmetoder baserade på geokronologimetoder för rubidium-strontium och bly-bly. Instrumentet använder laserablationsresonansjoniseringsmasspektrometri (LARIMS) för att erhålla datum med dessa metoder.

"Det centrala syftet med CODEX är att bättre förstå några av de utestående frågorna om solsystemets kronologi, till exempel varaktigheten av tunga meteoroida bombardement eller hur länge Mars var potentiellt beboelig, " sa SwRI-personalforskaren F. Scott Anderson, som leder utvecklingen av instrumentet.

"På ett sätt, vi har gett CODEX binokulärt seende i dejting, sade Jonathan Levine, docent i fysik vid Colgate University och Andersons medarbetare på CODEX. "När man kan se på något ur två olika perspektiv, du får en djupare bild av föremålet du undersöker, oavsett om du använder dina ögon eller något annat verktyg. När man dejtar planetariska exemplar, eller vilken sten egentligen, detsamma gäller."

Tidigare versioner av CODEX utnyttjade det naturliga radioaktiva sönderfallet av rubidium till strontium som vårt mått på hur lång tid som hade förflutit sedan provet, vanligtvis en jordsten, bildas. CODEX fortsätter att använda den mätmetoden men kan nu även mäta blyisotoper som produceras av naturligt sönderfall av uran i ett prov. Genom att jämföra två isotoper av bly, en oberoende uppskattning av provernas ålder kan erhållas.

"Ibland indikerar de två dateringssystemen samma ålder för ett prov, och avtalet ger oss förtroende för att vi förstår exemplarets historia, " sa Anderson. "Men ibland är åldrarna inte överens, och vi lär oss att bergets historia var mer nyanserad eller mer komplex än vi trodde."

Anderson och Levine använde CODEX två dateringsmetoder för att mäta åldern på sex prover:en från jorden, två från Mars, och tre från månen.

"Denna svit av stenar visade oss vilka typer av utmaningar vi sannolikt kommer att möta när CODEX så småningom får flyga till antingen Mars eller månen, och visar oss också var CODEX mest sannolikt kommer att fungera framgångsrikt, " sa Levine. "Bland tre meteoriter från månen som vi studerade, vi återgav de kända åldrarna i två fall, och hittade bevis i det tredje fallet för en mycket äldre ålder än vad som tidigare rapporterats för denna meteorit."

Åldrarna på objekt i det inre solsystemet uppskattas vanligtvis genom att räkna nedslagskratrar, med antagandet att föremål med fler kratrar har funnits under längre tid. Dessa uppskattningar är också delvis kalibrerade av månstenarnas åldrar som erhölls av astronauter på 1960-talet. Dock, i områden som inte utforskats av astronauter, åldersuppskattningarna kan vara fel med 100 miljoner till miljarder år. Således, dejta fler prover är avgörande för vår förståelse av solsystemets ålder.

"Dejting är en utmanande process. Traditionella tekniker är inte lätta att anpassa till rymdfärder, kräver ett stort laboratorium, betydande personal och flera månader för att fastställa ett datum, ", sa Anderson. "CODEX kan datera prover från dessa ytor med en noggrannhet på ±20-80 miljoner år, mer än tillräckligt för att minska de befintliga osäkerheterna på 100-1000 miljoner år, och betydligt mer exakt än andra metoder, som har en precision på cirka ±350 miljoner år."

Det finns potentiellt hundratals platser på månen och Mars som forskare är intresserade av att dejta, men provuppdrag är dyra och tidskrävande. Av denna anledning, CODEX är utformad för att vara tillräckligt kompakt för att inkorporeras i en rymdfarkost och kan utföra datering av prover på plats.

"Detta experiment väcker möjligheten att utrusta ett framtida landeruppdrag till månen eller Mars med ett enda dateringsinstrument som kan utnyttja två komplementära isotopsystem, ", sa Anderson. "Denna kombination skulle tillåta konsistenskontroller och ge oss en mer nyanserad förståelse av planetens historia."