В 1972 году НАСА отправила их последняя команда астронавтов на Луну в рамках миссии Apollo 17. Эти космонавты принесла Луны обратно на Землю, чтобы ученые могли продолжить изучение лунного грунта в своих лабораториях. Поскольку мы не вернулись на Луну в почти 50 лет, каждый лунный образец драгоценных. Мы должны сделать их рассчитывать для исследователей сейчас и в будущем. В новом исследовании, в метеоритики и Планетарных Наук, ученые нашли новый способ, чтобы проанализировать химический состав грунта Луны, используя единый зерновой пыли. Их техника может помочь нам узнать больше об условиях на поверхности Луны и формирование ценных ресурсов, как вода и гелий есть.
«Мы анализируем камни из космоса, атом за атомом», — говорит Jennika Грир, первый автор статьи и аспирант в музее и Университете Чикаго. «Это первый раз, когда лунный образец был изучен такой. Мы используем технику многие геологи даже не слышали.
«Мы можем применить этот метод к образцы никто не изучал,» Филипп Хек, куратор Полевого музея, доцент Чикагского университета и соавтор бумаги, добавляет. «Вы почти гарантированно найти что-то новое или неожиданное. Эта техника имеет такие высокие чувствительность и разрешение, вы найти вещи, которые вы не найдете в противном случае и использованию только маленький кусочек образца».
Техника называется томографические атомно-зондовые исследования (АПТ), и это обычно используется учеными материалы работаем над улучшением производственных процессов, таких как производство стали и нанопроволоки. Но его способность к анализу крошечные количества материалов делает его хорошим кандидатом для изучения образцы лунного. Образец Аполлона-17 содержит 111 кг (245 фунтов) лунных пород и почв — великой схеме вещей, не очень много, поэтому исследователи должны использовать его с умом. Анализ Грир требовал только одного зерна, почвы, шириной в человеческий волос. В том, что маленькая песчинка, она определила продукции космического выветривания, чистого железа, воды и гелия, которые образуются в результате взаимодействий лунного грунта с космической средой. Извлечение этих ценных ресурсов из лунного грунта могли бы помочь будущих космонавтов обеспечения своей деятельности на Луне.
Изучать крошечные зерна, Грир использовали сфокусированный пучок заряженных атомов, чтобы вырезать крошечные, супер-острым наконечником на его поверхности. Этот совет был только несколько сотен атомов широким-для сравнения, лист бумаги-это сотни тысяч толстых атомов. «Мы можем использовать выражение nanocarpentry», — говорит Филипп Хек. «Как плотник фигуры из дерева, мы делаем это на наноуровне для минералов.»
Как только образец был внутри зонда, атом в Северо-Западном университете, Грир его грохнул с помощью лазера, чтобы выбить атомы по одному. Как атомы слетел с образца, они нанесли детектор пластины. Более тяжелые элементы, как железо, занять больше времени, чтобы достичь детектора, чем легкие элементы, как водород. Измеряя время между лазерной стрельбы и атомом ударив в детектор, прибор способен определить тип атома в данном месте и его оплаты. Наконец, Грир реконструированные данные в трех измерениях, используя цветную точку для каждого атома и молекулы, чтобы сделать наноразмерных 3D карта Луны пыли.
Это первый раз, когда ученые смогут увидеть оба типа атомов и их точное расположение в пятнышко лунного грунта. Хотя АТСЭ-это известная методика в материаловедении, никто никогда не пытался использовать его для образцов лунного раньше. Грир и, черт возьми, поощрять других cosmochemists, чтобы попробовать его. «Это здорово, всесторонне характеризующий небольших объемов драгоценных образцов», — говорит Грир. «У нас есть эти очень увлекательные миссии, как Hayabusa2 и Осирис-Рекс в ближайшее время возвращения на Землю космических аппаратов — беспилотном собирая мелкие осколки астероидов. Это техника, которая должна наверняка быть применена к тому, что они привезут с собой, потому что он использует так мало материала, но предоставляет так много информации».
Изучение почвы с поверхности Луны дает ученым представление о важной силой в пределах нашей Солнечной системы: пространство выветривания. Пространство жестких условиях, с крошечными метеоритами, потоками частиц, идущий от Солнца, и излучение в виде солнечных и космических лучей. В то время как атмосфера Земли защищает нас от космического выветривания, других тел, как Луна и астероиды не имеют атмосферы. В результате, почва на поверхности Луны претерпела изменений, вызванных космической атмосферным воздействиям, что делает его принципиально отличается от рок, что остальная часть Луны состоит из. Это как с шоколадным мороженым: на наружной поверхности не соответствует тому, что внутри. С APT, ученые могут искать различия между космическими выветренных поверхностей и неэкспонированные лунный грунт таким образом, что никакой другой метод не может. Понимая процессы, которые делают эти различия происходят, они могут более точно предсказать, что будет как раз под поверхностью Луны и астероидов, которые находятся слишком далеко, чтобы принести на Землю.
Потому что исследование Грир использовали наноразмерные совет, ее исходного зерна лунной пыли по-прежнему доступен для будущих экспериментов. Это означает, что новые поколения ученых смогут сделать новые открытия и прогнозы из того же драгоценного образца. «Пятьдесят лет назад никто не предполагал, что кто-то когда-нибудь анализировать образец с помощью этого метода, а лишь с помощью немного зерна,» черт государства. «Тысячи таких зерен может быть на перчатку космонавта, и было бы достаточно материала для большого исследования».
Грир и, черт возьми, подчеркнуть необходимость для миссий, где космонавты вернуть физические образцы из-за разнообразия рельефа в космическом пространстве. «Если вы анализируете только космическое выветривание из одного места на Луне, похоже, только анализируя выветривания на Земле в один горный хребет», — говорит Грир. Мы должны идти в другие места и объекты, чтобы понять космическое выветривание таким же образом мы должны проверить различные места на Земле, как песок в пустынях и обнажений в горных массивах на планете Земля».
Мы пока не знаем, какие сюрпризы мы можем найти из космоса выветривания. «Важно понимать, что эти материалы в лаборатории, так мы понимаем, что мы видим, когда смотрим в телескоп», — говорит Грир. «Из-за чего-то подобного, мы понимаем, что окружающая среда-это как на Луне. Это выходит за рамки того, что космонавты в состоянии сказать нам, как они ходят на Луне. Это маленькое зерно сохраняет миллионы лет истории.
Результаты этого исследования убедили НАСА Музейного фонда области и Северо-Западного команда и коллеги из Purdue в течение следующих трех лет для изучения различных типов лунной пыли с APT для количественной оценки его содержания воды и для изучения других аспектов космического выветривания.
Финансирование этой работы было предоставлено TAWANI фонд, Национальный научный фонд, Управление военно-морских исследований Северо-Западного университета и Музея поля науки и образования финансирование Комитета.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!