Curiosity kannar jarðveg Mars og hjálpar til við fornleifarannsóknir

Skrítin fyrirsögn, ég veit, en við komum að því síðar. Þetta verður langloka en ég vona að þú endist í gegnum pistilinn.

Síðastliðinn mánuð hefur Curiosity verið að störfum við Rocknest, litla vindblásna sandöldu. Þar hefur hann tekið nokkrar skóflustungur, hreinsað sýnasöfnunarbúnaðinn og flutt sýni í efnagreiningartækin CheMin og SAM sem eru innan í jeppanum eins og áður hefur verið lýst á blogginu.

Hér undir sést mynd af Rocknest, annars vegar eins og staðurinn kæmi okkur fyrir sjónir á Mars þar sem sólin er daufari (vinstri) og hins vegar eins og ef hann væri á jörðinni (hægri).

Mynd: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Curiosity verður við Rocknest í viku til tíu daga í viðbót en þá ættum við að fá fyrstu niðurstöður frá SAM, hinu efnagreiningartækinu í jeppanum. Eftir það mun Curiosity aka af stað aftur og leita að heppilegum stað til að nota borinn í fyrsta skipti, líklega eftir þrjár til fjórar vikur.

Sýnasöfnunin og efnagreining er tímafrek en Curiosity hefur nýtt tímann á meðan til að líta í kringum sig og skoða nokkra áhugaverða steina.

Mynd: NASA/JPL-Caltech/MSSS/Sævar Helgi Bragason (setti saman) (smelltu tvisvar til að stækka)

Úr hverju er jarðvegurinn á Mars?

Eitt mikilvægasta markmið Curiosity er að gera nákvæma greiningu á jarðvegi Mars. Menn hafa um árabil haft nokkra hugmynd um úr hverju hann er en aldrei hefur farið fram mjög nákvæm greining á honum fyrr en nú.

Af hverju er jarðvegurinn áhugaverður? Jarðvegurinn á Mars getur sagt okkur heilmargt um veðurfars- og loftslagssögu reikistjörnunnar og ferlin sem hafa mótað hana í gegnum tíðina. Betri skilningur á loftslagsbreytingum á mismunandi reikistjörnum, hjálpar okkur að útbúa betri og nákvæmari loftslagslíkön af jörðinni.

CheMin (Chemistry & Mineralogy) er tækið sem skilur Curiosity frá öðrum Marsjeppum. Það er fyrsta röntgenbylgjugreiningartækið (X-Ray Diffraction) sem sent hefur verið til Mars. Röntgengreining með slíkum tækjum er áreiðanlegasta leiðin fyrir jarðfræðinga að greina mismunandi steindir í sýni.

CheMin er sannkallað tækniafrek. Sumir vísindamannanna hafa unnið að þróun þess í meira en tvo áratugi. Vinstra megin á myndinni hér undir sést dæmigert röntgengreiningartæki í rannsóknarstofu á jörðinni. Tækið er á stærð við ísskáp og eðli málsins samkvæmt, kæmist það ekki fyrir í Curiosity. Því varð að smækka tækið niður í stærð skókassa svo það kæmist í skrokk jeppans eins og sjá má á efri myndinni hægra megin.

Mynd: NASA/AMES/JPL-Caltech

Niðri, hægra megin, sést tæki sem kallast Terra og segja má að sé aukaafurð CheMin. Terra byggir á CheMin tækninni en með því geta bergfræðingar í fyrsta sinn farið með röntgengreiningartæki í feltferð — nokkuð sem þeir hefðu aðeins getað látið sig dreyma um áður.

Nú þegar eru komin nokkur tæki á almennan markað sem byggja á CheMin. Áðurnefnt Terra er notað við námuvinnslu og í olíu- og gasiðnaðinum. Lyfja- og matvælaeftirlitið í Bandaríkjunum er að kanna notkun þess til að finna fölsuð lyf sem seld eru til þróunarríkja.

CheMin tæknin hefur einnig nýst í fornleifarannsóknir. Á myndinni hér fyrir neðan sést Giacomo Chiari, yfirmaður vísindadeildar Getty Conservation Institute, við rannsóknir á veggvesturveggnum í gröf fornegypska faraósins Tútankamons, með röntgengreiningartæki sem byggir á CheMin tækinu. Tilgangurinn er að skilja hvernig Fornegyptar bjuggu listaverkin til og hvernig hægt er að varðveita þau sem best. Í dag nota nokkur listasöfn þetta tæki til að rannsaka forna listmuni.

Mynd: L. Wong, J. Paul Getty Trust

Það sem gerði þessa tækniþróun mögulega var röntgennæm CCD myndflaga sem þróuð var fyrir evrópskan röntgengeimsjónauka, XMM-Newton. Flagan í CheMin er „fancy“ útgáfa af myndflögunni í myndavélunum okkar. Hún er aðeins á stærð við frímerki.

Mynd: NASA/AMES/JPL-Caltech

CheMin er dásamlegt dæmi um hvernig tækniþróun í einni vísindagrein nýtist öðrum gerólíkum greinum. Í þessu tilviki nýttist tækni fyrir stjarnvísindi jarðvísindamönnum og ruddu brautina fyrir framfarir í fornleifarannsóknum og varðveislu fornra listmuna.

Mér finnst þetta algjörlega frábært!

En hvernig virkar CheMin?

Á jörðinni myndi bergfræðingur byrja á að útbúa fínmalað duftsýni með því að mylja steinvölu í mortéli og dreifa á litla plötu. Þá raðast kristalkornin upp á mismunandi vegu. Sýnið er síðan sett inn í röntgengreiningartækið og mælinganna beðið.

Curiosity hefur ekkert mortél til að mylja sýnin sem hann safnar. Þess í stað er skóflan látin víbra til að losna við stærstu kornin. Þegar því er lokið er sýnið sigtað uns aðeins eru eftir korn sem eru innan við 150 míkrómetrar að stærð (á þykkt við tvö mannshár).

Armurinn lætur sýnið svo falla í gegnum sigti og trekt ofan í CheMin sem sést hér undir (hér er mynd af tækinu lokuðu):

Mynd: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Þaðan fellur efnið ofan í sýnahjól með 32 gegnsæjum hylkjum (hægt er að tæma þau eftir notkun). Hvert hylki er aðeins 8mm að þvermáli (á stærð við bláber) og einungis 175 míkrómetrar að þykkt (örlítið þykkara en tvö mannshár). CheMin snýr hjólinu og færir fullt sýnahylkið fyrir framan röntgengeislann. Hér er myndskeið, sem mér tekst ekki að festa í færsluna, sem sýnir þetta ferli.

Röntgengeislanum er skotið í gegnum hylkið sem víbrar eins og tónkvísl 2.000 sinnum á sekúndu til að hreyfa agnirnar á alla vegu. Agnirnar þarf að snúa rétt svo að röntgengeislinn skoppi af þeim og myndi bylgjubeygjumynstur (diffraction pattern).

Hinumegin er CCD myndflagan, kæld niður í –60°C til að lágmarka suð, sem nemur röntgengeislana sem skoppa af kornunum. Hver röntgengreining tekur allt að 10 klukkustundir og fer fram á næturnar til að nýta næturfrostið.

Merkin birtast á CCD flögunni sem hringir; fingraför steindanna sem segja okkur líka til um magn þeirra eins og sýnt er á skýringarmyndinni hér undir.

Hér fyrir neðan sést bylgjumynstrið úr mælingum CheMin á fyrsta jarðvegssýninu. Mismunandi litir tákna mismunandi styrkleika merkisins (rautt sterkast, dökkblátt veikast).

Mynd: NASA/JPL-Caltech/AMES

Þessi greining segir okkur að sýnið var að helmingi kristölluð efni eins og plagíóklas (feldspat), pýroxen, perídót og ólivín og að helmingi ókristallað efni eins og gler. (Í kristölluðu efni raðast kristallar upp á skipulegan hátt (t.d. í beina röð) en á handahófskenndan hátt í ókristölluðu efni. Hrafntinna (gler) er dæmi um ókristallað efni.)

Þetta eru allt saman efni sem benda á einn uppruna: Eldvirkni. Mars er að langmestu úr eldfjallagrjóti, basalti. Við veðrun brotnar basaltið niður í sífellt minni og léttari korn sem berast auðveldlega með vindi. Við hnattræna sandstorma dreifist jarðvegurinn út um allt eins og sjá má myndinni hér undir sem Hubble geimsjónaukinn tók af Mars árið 2001. Vinstra megin sést heiðskír, ryklaus dagur á Mars en hægra meginn rykugur dagur:

Niðurstaða: Curiosity situr á eldfjallajarðvegi sem er mjög líkur dæmigerðum íslenskum eldfjallajarðvegi!

Á næstu tveimur árum er gert ráð fyrir að greina 74 jarðvegssýni á þennan hátt.

Áhugasamir geta lesið sér betur til um CheMin hér.

- Sævar Helgi

Athugasemdir

[Sigurður Kristján Hjaltested (IP-tala skráð) 31.10.2012 kl. 17:33]

Takk enn og aftur fyrir mjög svo áhugaverða pistla.

Þetta er alveg magnað.

M.b.kv

[Gunnar Th. Gunnarsson, 31.10.2012 kl. 18:27]

Magnað takk fyrir mig. Á Mbl.is var sagt að jeppinn væri búinn að keyra 480 km. frá því hann lenti á Mars. Er það ekki einhver vitleysa (innsláttarvilla)

[Gunnar Th. Gunnarsson, 31.10.2012 kl. 18:28]

480 metrar hlómar sennilegar

[Stjörnufræðivefurinn (www.stjornufraedi.is), 31.10.2012 kl. 20:46]

Takk!

Og jú, þetta eiga að vera 480 metrar.

[Jón Þórhallson (IP-tala skráð) 1.11.2012 kl. 09:54]

Hverskonar tækni/fjarstýringar-búnaður er notaður til að fjarstýra bílnum.

=Maður hefði haldið að það væru einhver takmörk fyrir því hvað svona fjarstýringar/

sendar gætu náð langt.

[Stjörnufræðivefurinn (www.stjornufraedi.is), 1.11.2012 kl. 12:16]

Hann er með tölvu um borð sem tekur við skipunum sem sendar eru með útvarpsbylgjum frá jörðinni. Eina sem þarf er stórir útvarpssjónaukar á jörðinni og þeir eru til, kallast Deep Space Network.