Forskere udvider ruminstrumenternes muligheder

En ny undersøgelse foretaget af Southwest Research Institute-forskere beskriver, hvordan de har udvidet mulighederne for prototypen af ​​rumflyvningsinstrumentet Chemistry Organic and Dating Experiment (CODEX), designet til feltbaseret datering af udenjordiske materialer. CODEX bruger nu to forskellige dateringsmetoder baseret på rubidium-strontium og bly-bly geokronologi metoder. Instrumentet bruger laserablationsresonansioniseringsmassespektrometri (LARIMS) til at opnå datoer ved hjælp af disse metoder.

"Det centrale formål med CODEX er bedre at forstå nogle af de udestående spørgsmål om solsystemets kronologi, såsom varigheden af ​​tungt meteoroidbombardement eller hvor længe Mars var potentielt beboelig, " sagde SwRI Staff Scientist F. Scott Anderson, hvem leder udviklingen af ​​instrumentet.

"På en måde, vi har givet CODEX kikkertsyn i dating, " sagde Jonathan Levine, lektor i fysik ved Colgate University og Andersons samarbejdspartner på CODEX. "Når man kan se på noget fra to forskellige perspektiver, du får et dybere overblik over det objekt, du undersøger, uanset om du bruger dine øjne eller et andet værktøj. Ved at datere planetariske prøver, eller hvilken som helst sten egentlig, det samme gælder."

Tidligere versioner af CODEX udnyttede det naturlige radioaktive henfald af rubidium til strontium som vores mål for, hvor lang tid der var gået siden prøven, normalt en jordsten, dannet. CODEX fortsætter med at bruge denne målemetode, men er nu også i stand til at måle blyisotoper, der er produceret ved naturligt henfald af uran i en prøve. Ved at sammenligne to isotoper af bly, et uafhængigt skøn over prøvernes alder kan opnås.

"Nogle gange angiver de to datingsystemer samme alder for en prøve, og aftalen giver os tillid til, at vi forstår eksemplets historie, " sagde Anderson. "Men nogle gange er tiderne uenige, og vi lærer, at klippens historie var mere nuanceret eller mere kompleks, end vi troede."

Anderson og Levine brugte CODEX's to dateringsmetoder til at måle alderen på seks prøver:en fra Jorden, to fra Mars, og tre fra Månen.

"Denne pakke af sten viste os den slags udfordringer, vi sandsynligvis vil støde på, når CODEX i sidste ende kommer til at flyve til enten Mars eller Månen, og viser os også, hvor CODEX mest sandsynligt vil fungere med succes, " sagde Levine. "Blandt tre meteoritter fra Månen, som vi studerede, vi gengav de kendte aldre i to tilfælde, og fandt beviser i det tredje tilfælde for en meget ældre alder, end der tidligere er blevet rapporteret for denne meteorit."

Alderen på objekter i det indre solsystem estimeres almindeligvis ved at tælle nedslagskratere, med den antagelse, at objekter med flere kratere har eksisteret i længere tid. Disse estimater er også delvist kalibreret af alderen for månesten opnået af astronauter i 1960'erne. Imidlertid, i områder, der ikke er udforsket af astronauter, aldersestimaterne kan være forkerte med 100 millioner til milliarder af år. Dermed, Datering af flere prøver er afgørende for vores forståelse af solsystemets alder.

"Dating er en udfordrende proces. Traditionelle teknikker er ikke let at tilpasse til rumflyvning, kræver et stort laboratorium, betydeligt personale og flere måneder til at bestemme en dato, " sagde Anderson. "CODEX kan datere prøver fra disse overflader med en nøjagtighed på ±20-80 millioner år, mere end tilstrækkeligt til at reducere de eksisterende usikkerheder på 100-1000 millioner år, og betydeligt mere nøjagtige end andre metoder, som har en præcision på omkring ±350 millioner år."

Der er potentielt hundredvis af steder på Månen og Mars, som videnskabsmænd er interesserede i at datere, men prøvereturneringsmissioner er dyre og tidskrævende. Af denne grund, CODEX er designet til at være kompakt nok til at blive inkorporeret i et rumfartøj og kunne udføre datering af prøver på stedet.

"Dette eksperiment rejser udsigten til at udstyre en fremtidig landermission til Månen eller Mars med et enkelt dateringsinstrument, der er i stand til at udnytte to komplementære isotopsystemer, " sagde Anderson. "Denne kombination ville tillade konsistenstjek og give os en mere nuanceret forståelse af planetens historie."