Ny metode til at analysere mineraler under terrestriske og Mars atmosfæriske forhold

Et forskerhold fra universitetet i Málaga har valideret brugen af ​​et system til mere nøjagtig detektion af forbindelser i klipper ved at fusionere forskellige typer data opnået med den samme laserteknologi, der giver øjeblikkelig information fra små prøver. Forskningen er blevet udført i laboratoriet, der simulerer de atmosfæriske forhold på Jorden og Mars.

Teknologien, der bruges til at forbedre definitionen af ​​klippernes atomare sammensætning, kendt som laser-induceret nedbrydningsspektroskopi (LIBS), består af udsendelsen af ​​en lysstråle, der transformerer stoffets tilstand fra fast stof til plasma. På kun en milliontedel af et sekund fanger systemet emissionen af ​​de elementer, der udgør prøven.

Samtidig med at stofskiftet sker, udspringer en akustisk bølge fra detonationen af ​​mineralet. Eksperterne, der er involveret i denne undersøgelse, har fusioneret spektral information og den, der leveres af udbredelsen af ​​lyd for at opnå mere pålidelige data. I artiklen "LIBS-Acoustic Mid-Level Fusion Scheme for Mineral Differentiation under Terrestrial and Martian Atmospheric Conditions" offentliggjort i tidsskriftet Analytical Chemistry , bekræfter disse eksperter, at denne model til analyse af materialer opnår en bedre definition af forbindelserne på kortere tid og på en analyseskala, der nærmer sig attogrammet, dvs. en mængde, der svarer til en virusmængde.

Sammenlignet med resultaterne opnået med LIBS eller det akustiske datasæt separat, forbedrer resultaterne fra det nye system informationen fra henholdsvis 90 % og 77 % til 92 % for jordens atmosfæriske forhold og fra 85 % og 81 % til 89 % for Mars.

Med andre ord formår det nye system at forbedre resultaterne af analysen ved at inkludere de akustiske data fra laserinterventionen fra en meget lille prøve og i realtid. "Vi demonstrerer for første gang, at den akustiske bølge, der genereres af laseren på prøven, kan bruges til at skabe en statistisk deskriptor og til at forbedre LIBS's kapacitet til stendifferentiering," Javier Laserna, en forsker ved universitetet i Málaga og en af artiklens forfattere, fortæller Fundación Descubre.

Fusionskøkken med LIBS

LIBS bruges i vid udstrækning af det videnskabelige samfund til at bestemme sammensætningen af ​​sten, mineraler og jord under forskellige forhold på grund af dets høje ydeevne, umiddelbarhed og pålidelighed. Eksperter er dog gået et skridt videre ved samtidig at vurdere det akustiske responsinput fra laserinducerede plasmaer. På denne måde er de i stand til at identificere geologiske prøver meget mere præcist.

Konkret udvalgte forskerne to grupper af mineraler, seks rige på jern og seks rige på calcium. Den oprindelige hypotese var, at grundstofsammensætningen skulle generere meget lignende LIBS-spektre inden for hver gruppe. Disse grundstoffer er rigelige i solsystemet og er blevet påvist både i meteoritter af Mars-oprindelse og i materialer, der er analyseret på selve planeten.

Calcium er især en af ​​hovedkomponenterne i klippedannelse, og dets tilstedeværelse og arrangement giver relevant information til at studere oprindelsen af ​​planeterne Merkur, Venus, Jorden og Mars.

Processen til at opnå LIBS-data og de akustiske responser opnås fra den samme test, som består i at anvende en laser på prøven. Den information, de giver, er dog helt anderledes. I LIBS kommer signalet hovedsageligt fra atomer, der har gennemgået en proces med fragmentering, forstøvning, ionisering og excitation. Med andre ord omdannes stoffet til plasma, og atomerne stilles til rådighed for analyse. I tilfælde af akustisk information genereres bølgen ved udvidelsen af ​​plasmaet i atmosfæren. Derfor giver kombinationen af ​​de to supplerende information til at udtrække nye data, der tydeligere identificerer de forskellige elementer og deres arrangement.

Denne model kunne være af stor interesse til analyse af materialer i komplekse miljøer, for eksempel dem, der udføres i andre atmosfærer, såsom udforskninger af Mars eller på store havdybder. Eksperterne fortsætter deres undersøgelser for at forbedre implementeringen af ​​denne teknik i åbne miljøer, da tilstedeværelsen af ​​ekkoer eller interferens kan ændre det akustiske signal og modificere værdierne. De planlægger også at forbedre de data, der opnås i atmosfæren på Mars, ved at bruge mere følsomme mikrofoner. + Udforsk yderligere

Gennembrud for laserinduceret nedbrydningsspektroskopi