Som en kameleont på natthimlen, månen ändrar ofta sitt utseende. Det kan se större ut, ljusare eller rödare, till exempel, på grund av dess faser, dess position i solsystemet eller rök i jordens atmosfär. (Den är inte gjord av grönost, dock.)

En annan faktor i dess utseende är storleken och formen på månens dammpartiklar, de små stenkornen som täcker månens yta. Forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) mäter nu mindre måndammpartiklar än någonsin tidigare, ett steg mot att mer exakt förklara månens skenbara färg och ljusstyrka. Detta kan i sin tur hjälpa till att förbättra spårningen av vädermönster och andra fenomen av satellitkameror som använder månen som en kalibreringskälla.

NIST-forskare och medarbetare har utvecklat en komplex metod för att mäta den exakta tredimensionella formen av 25 partiklar av måndamm som samlades in under Apollo 11-uppdraget 1969. I teamet ingår forskare från Air Force Research Laboratory, Space Science Institute och University of Missouri-Kansas City.

Dessa forskare har studerat måndamm i flera år. Men som beskrivs i en ny tidskrift, de har nu röntgen nano datortomografi (XCT), vilket gjorde att de kunde undersöka formen på partiklar så små som 400 nanometer (miljarddelar av en meter) i längd.

Forskargruppen utvecklade en metod för att både mäta och beräkningsanalysera hur dammpartikeln formar spridningsljus. Uppföljningsstudier kommer att omfatta många fler partiklar, och tydligare koppla deras form till ljusspridning. Forskare är särskilt intresserade av en funktion som kallas "albedo, "måntalar för hur mycket ljus eller strålning den reflekterar.

Receptet för att mäta månens nanodamm är komplicerat. Först måste du blanda det med något, som om man gör en omelett, och sedan vända den på en pinne i timmar som en rotisserie kyckling. Halmstrån och sömmerskorsnålar är också inblandade.

"Proceduren är komplicerad eftersom det är svårt att få en liten partikel av sig själv, men man behöver mäta många partiklar för bra statistik, eftersom de är slumpmässigt fördelade i storlek och form, ", sa NIST-kollegan Ed Garboczi.

"Eftersom de är så små och eftersom de bara finns i pulver, en enda partikel måste separeras från alla andra, " fortsatte Garboczi. "De är för små för att göra det för hand, åtminstone inte i någon mängd, så de måste försiktigt dispergeras i ett medium. Mediet måste också frysa sin mekaniska rörelse, för att kunna få bra XCT-bilder. Om det finns någon rörelse av partiklarna under de flera timmarna av XCT-skanningen, då blir bilderna mycket suddiga och i allmänhet inte användbara. Den slutliga formen av provet måste också vara kompatibel med att få röntgenkällan och kameran nära provet medan det roterar, så smal, rak cylinder är bäst."

Proceduren involverade att blanda Apollo 11-materialet till epoxi, som sedan droppades över utsidan av ett litet sugrör för att få ett tunt lager. Små bitar av detta lager togs sedan bort från halmen och monterades på sömmerskornas stift, som sattes in i XCT-instrumentet.

XCT-maskinen genererade röntgenbilder av proverna som rekonstruerades av programvara till skivor. NIST-programvaran staplade skivorna till en 3D-bild och konverterade den sedan till ett format som klassificerade volymenheter, eller voxlar, som antingen inuti eller utanför partiklarna. 3D-partikelformerna identifierades beräkningsmässigt från dessa segmenterade bilder. Voxlarna som utgör varje partikel sparades i separata filer som vidarebefordrades till programvara för att lösa elektromagnetiska spridningsproblem inom det synliga för det infraröda frekvensområdet.

Resultaten visade att färgen på ljus som absorberas av en måndammpartikel är mycket känslig för dess form och kan skilja sig väsentligt från färgen på sfäriska eller ellipsoida partiklar av samma storlek. Det betyder inte så mycket för forskarna – än.

"Detta är vår första titt på inverkan av faktiska former av månpartiklar på ljusspridning och fokuserar på några grundläggande partikelegenskaper, Medförfattaren Jay Goguen från Space Science Institute sa. "Modellerna som utvecklats här utgör grunden för framtida beräkningar som kan modellera observationer av spektrumet, ljusstyrka och polarisering av månens yta och hur de observerade mängderna förändras under månens faser."

Denna berättelse är återpublicerad med tillstånd av NIST. Läs originalberättelsen här.