Apollo 17: studiato un singolo granello di polvere lunare
Nel 1972, gli astronauti della missione Apollo 17 portarono a casa 111 kg. di rocce e polvere lunare. Un materiale preziosissimo e raro, vista la difficoltà e l'enorme costo per riportare i campioni sulla Terra.
Oggi i ricercatori dell'Università di Chicago, grazie ad una nuova tecnica, ne usano solo una piccola parte per rispondere alle grandi domande che restano circa la composizione della Luna e sulla formazione di risorse preziose come l'acqua e l'elio. Da un singolo granello di polvere, gli scienziati hanno analizzato la chimica del suolo lunare.
La comprensione dell'ambiente lunare da parte del team, pubblicata su Meteoritics & Planetary Science, sosterrà gli sforzi dei futuri astronauti mentre si preparano per le nuove e più lunghe esplorazioni della Luna.
Jennika Greer, prima autrice del documento e dottoranda al Field Museum e all'Università di Chicago:"Stiamo analizzando rocce dallo spazio, atomo per atomo. È la prima volta che un campione di rocce lunari viene studiato in questo modo. Stiamo usando una tecnica di cui molti geologi non hanno nemmeno sentito parlare".
Questa tecnica, nota come tomografia a sonda atomica (APT), è una delle più comunemente usate nella produzione e nell'analisi dell'acciaio e dei nanofili.
Il sistema APT combina uno spettrometro di massa e un microscopio. Impulsi elettrici rimuovono gli ioni dalla superficie del campione, permettendo agli atomi di essere poi ripresi e identificati.
Per studiare la minuscola grana, la Greer ha utilizzato un fascio focalizzato di atomi carichi per fare un'incisione larga solo poche centinaia di atomi.
Mentre la Greer scagliava gli atomi dal campione uno ad uno, le particelle colpivano una piastra del rivelatore - a velocità diverse a seconda del peso dell'elemento. Elementi più leggeri come l'idrogeno hanno raggiunto il rivelatore per primi; elementi più pesanti come il ferro hanno raggiunto il rivelatore in seguito. Misurando i tempi tra lo sparo del laser e l'atomo che colpisce il rivelatore, lo strumento ha determinato il tipo di atomo e la sua carica. Utilizzando un punto codificato a colori per ogni atomo e molecola sono stati ricostruiti i dati in tre dimensioni e realizzata una mappa 3D della polvere lunare in scala nanometrica.
L'astronauta di Apollo 17 Harrison Schmitt raccoglie il terreno lunare nel 1972. Una nuova tecnica permette oggi agli scienziati di analizzare tali campioni utilizzando un singolo granello di polvere. (Credito immagine: NASA)
Nel minuscolo granello, la Greer ha identificato ferro puro, acqua ed elio, che si sono formati attraverso le interazioni del suolo lunare con l'ambiente spaziale. Tali risorse potrebbero aiutare i futuri astronauti a sostenere le loro attività sulla Luna. Sono stati scoperte anche le prove di agenti atmosferici spaziali, un cambiamento nei materiali lunari dovuto al duro ambiente privo di atmosfera.
Greer:"Questo piccolo grano conserva milioni di anni di storia e la sua comprensione va molto oltre a ciò che gli astronauti sono in grado di dirci mentre camminano sulla Luna". Prosegue la Greer: "Il nostro gruppo ha iniziato a lavorare con APT nello studio dei nanodiamanti presolari. Questi nanodiamanti, si trovano nei meteoriti, sono solo pochi nanometri e ci sono pochissimi strumenti in grado di analizzare qualcosa di così piccolo. Dopo aver utilizzato la sonda atomica, è molto facile lasciarsi ispirare da come è possibile utilizzarla per lavorare su altri progetti, come questi granelli spaziali".
Un singolo granello di terreno lunare ingrandito con un microscopio elettronico a scansione. (Credito immagine: Greer)
Greer:"In un singolo granello, possiamo vedere l'intera gamma di prodotti per la protezione dagli agenti atmosferici. C'è un bordo che è costituito in parte da altre rocce lunari che sono state vaporizzate e ridepositate su questo grano; ci sono particelle di ferro puro che cambiano l'aspetto della superficie alle tecniche di telerilevamento; e c'è il vento solare impiantato nella superficie più esterna. Possiamo ottenere una visione olistica di un processo che interessa tutti i corpi senza aria del sistema solare da un piccolo volume".
Nei campioni è stata scoperta molta acqua sotto forma di singole molecole all'interno della roccia. Questa, e altre specie di idrogeno, potrebbero essere una risorsa preziosa per una futura base lunare.
Gli astronauti hanno raccolto in modo specifico questi terreni, e attraverso di essi possiamo imparare a conoscere gli agenti atmosferici spaziali, un processo che interessa tutti i corpi senza aria, compresi gli asteroidi, e altera la superficie in modo che gli spettri che vediamo con i telescopi siano diversi da quelli del laboratorio. Attraverso studi di laboratorio su campioni di meteorologia spaziale, siamo in grado di interpretare meglio i dati provenienti dai telescopi e da altre tecniche di telerilevamento.
Conclude Jennika Greer:"L'APT è una grande tecnica per i preziosi campioni, dato che viene consumato poco materiale durante l'analisi. Ci sono diverse missioni che potrebbero riportare campioni sulla Terra.(Chang'e-4 sulla Luna, Hayabusa 2, e Osiris-REX sugli asteroidi) questa sarebbe una grande tecnica da applicare a questi campioni una volta arrivati". Credit: Billy Hurley
Commenti