​Science Report: Oamenii de știință au găsit calea de a extrage informații dintr-un singur grăunte de praf lunar

Un grăunte de praf lunar, gros cât cel mult un fir de păr uman, poate fi acum analizat la înaltă rezoluție, atom cu atom. Utilizând o abordare inovativă, numită „atom probe tomography” (APT), cercetători de la University of Chicago spun că au găsit metoda de a conserva mostrele limitate de roci de pe Lună colectate de misiunile Apollo.

„Acum 50 de ani nimeni nu a anticipat că va putea analiza cineva o mostră prin această tehnică, utilizând numai o fărâmă dintr-un grăunte”, a spus geofizicianul Philipp Heck de la University of Chicago, care este și curator la Field Museum. „Mii de asemenea grăunți ar putea fi pe mănușa unui astronaut și ar fi suficient material pentru un studiu”.

Este uimitor să gândești că ceva atât de mic poate conține atât de multă informație și că cineva poate avea acces la această bibliotecă de cunoștințe. APT, tehnica ingenioasă care ne permite accesul, este atât de sensibilă că poate vedea o mostră minusculă atom cu atom, oferind cercetătorilor o analiză profundă 3D a sursei.

Pentru a analiza un grăunte de pe Lună cu APT, geofiziciana Jennika Greer de la University of Chicago a pregătit o mostră în formă de ac groasă de doar câteva sute de atomi – a sculptat această baghetă minusculă din grăunte cu un fascicul focalizat de atomi polarizați. „Putem utiliza termenul de nanotâmplărie. Așa cum modelează tâmplarul lemnul, o facem și noi la scară nano cu minerale”, explică Greer.

Ridicarea „acelor” din grăuntele de praf (Greer et al., Meteoritics and planetary Science, 2020)

Apoi a urmat partea de analiză a atomilor – folosind un laser, cercetătorii au lovit atomi unul câte unul din mostra în formă de ac, urmărindu-i cum se desprind și lovesc placa unui detector. Unele elemente se desprind de pe mostră cu viteze diferite, iar aceasta le-a permis cercetătorilor să analizeze structura și textura reală a mostrei. De exemplu, fierul are nevoie de mai mult timp pentru a atinge detectorul decât hidrogenul, pentru că este un element mai greu.

Autorii spun că este prima oară când au putut să vadă atât tipurile atomilor, cât și poziția lor exactă pe măruntul grăunte de sol lunar. Iar din moment ce au prelevat atât de puțin material, mostra originală este aproape intactă și disponibilă pentru cercetări ulterioare. „Această tehnică dispune de sensibilitate și rezoluție atât de ridicate, încât descoperi lucruri pe care nu le-ai fi putut vedea altfel, utilizând doar o minusculă parte din mostră”, spune Heck.

Rezultatele au și convins NASA să finanțeze timp de trei ani studii ale prafului lunar, utilizând APT pentru a cuantifica conținutul de apă și efectul expunerii în spațiul cosmic. Recent, cercetători au sugerat că Luna conține mari rezerve de apă în straturile adânci din subsol; aflarea de dovezi în mostrele de pe sol ar fi ceva extraordinar.

Spe deosebire de planeta noastră, Luna nu are o atmosferă care să o protejeze. Iar spațiul este un mediu aspru, mai ales din cauza Soarelui care o bate, emițând la nesfârșit particule solare și radiații cosmice. Solul lunar a fost atât de puternic alterat de aceste condiții, încât ceea ce se află în interiorul satelitului probabil că nu corespunde exteriorului. Înțelegând cum s-a schimbat suprafața, autorii studiului speră că vor putea da cumva ceasul înapoi și să-și imagineze cum arăta odată solul lunar.

În harta 3D la nanoscară creată din mostrele de praf lunar, Greer și colegii au notat diverse produse ale uzurii spațiale, inclusiv un vezicul care pare a fi fost umplut odată cu ioni din vântul solar. „Datorită unor asemenea lucruri, înțelegem cum este mediul ambiant pe Lună. Este dincolo de ce ne pot spune astronauții când se plimbă pe Lună. Acest grăunte mic încorporează milioane de ani de istorie”, spune Greer.

Studiul a fost publicat în revista „Meteoritics and Planetary Science”. (Science Alert)