Por qué los científicos están intrigados por el aire en los tubos de muestreo de Marte de la NASA

Por qué los científicos están intrigados por el aire en los tubos de muestreo de Marte de la NASA
Por qué los científicos están intrigados por el aire en los tubos de muestreo de Marte de la NASA
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El rover Perseverance Mars de la NASA almacena muestras de roca y suelo en tubos sellados en la superficie del planeta para que las recuperen futuras misiones, como se muestra en esta ilustración. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Clasificado con cada muestra de roca y suelo recolectada por NASAEl rover Perseverance de ‘s es una bendición potencial para los científicos atmosféricos.

La perseverancia de la NASA Marte El rover recolecta muestras en Marte, incluidos núcleos de rocas y gases atmosféricos, que eventualmente serán devueltos a la Tierra. Estas muestras podrían proporcionar información crucial sobre la atmósfera marciana y su evolución, posiblemente revelando la presencia de vida microbiana hace miles de millones de años. Las muestras de gas, en particular, podrían ofrecer datos valiosos sobre los gases traza y el clima antiguo del planeta, estableciendo paralelismos con la historia atmosférica de la Tierra y facilitando futuras misiones tripuladas a Marte.

Recolectando muestras en Marte

Con cada núcleo de roca que el rover Perseverance Mars de la NASA sella en sus tubos de muestra de titanio, los científicos atmosféricos se emocionan un poco más. Estas muestras se están recolectando para su posible entrega a la Tierra como parte de la campaña Mars Sample Return, de las cuales se han recolectado veinticuatro hasta ahora.

La mayoría de estas muestras consisten en núcleos de roca o regolito (roca rota y polvo) que podrían revelar información importante sobre la historia del planeta y determinar si hubo vida microbiana hace miles de millones de años. Pero algunos científicos están igualmente entusiasmados con el estudio del “espacio superior”, o el aire presente en el espacio adicional que rodea el material rocoso, en los tubos.

Quieren saber más sobre la atmósfera marciana, que está compuesta principalmente de dióxido de carbono pero también podría contener trazas de otros gases que podrían haber existido desde la formación del planeta.

Esta imagen muestra un núcleo de roca del tamaño de un trozo de tiza en un tubo de muestra alojado en el taladro del rover Perseverance Mars de la NASA. Una vez que el rover sella el tubo, el aire quedará atrapado en el espacio adicional del tubo, visible aquí en el pequeño espacio (llamado “espacio de cabeza”) sobre la roca. Crédito: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Vislumbres del espacio mental marciano

“Las muestras de aire de Marte nos informarían no sólo sobre el clima y la atmósfera actuales, sino también sobre cómo han cambiado con el tiempo”, dijo Brandi Carrier, científica planetaria del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. “Esto nos ayudará a comprender cómo evolucionan los climas diferentes al nuestro”.

Entre las muestras que podrían traerse a la Tierra se encuentra un tubo lleno únicamente de gas depositado en la superficie de Marte como parte de un depósito de muestras. Pero mucho más gas recolectado por el rover se encuentra en el espacio de cabeza de las muestras de roca. Estos son únicos porque el gas interactuará con los materiales rocosos dentro de los tubos durante años antes de que las muestras puedan abrirse y analizarse en laboratorios en la Tierra. Lo que aprendan los científicos proporcionará información sobre cuánto vapor de agua flota cerca de la superficie marciana, un factor que determina por qué se forma hielo en el lugar del planeta y cómo ha evolucionado el ciclo del agua de Marte con el tiempo.

Aquí se ve un tubo sellado que contiene una muestra de la superficie marciana recolectada por el rover Perseverance Mars de la NASA, después de haber sido depositado con otros tubos en un “depósito de muestras”. En el móvil se almacenan tubos de muestra llenos adicionales. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Comparación de gases traza y atmósferas antiguas.

Los científicos también quieren comprender mejor los gases traza presentes en el aire de Marte. Lo más interesante desde el punto de vista científico sería la detección de gases raros (como el neón, el argón y el xenón), que son tan poco reactivos que podrían haber estado presentes, sin cambios, en la atmósfera desde su formación allí hace miles de millones de años. Si se capturan, estos gases podrían revelar si Marte comenzó con una atmósfera. (El antiguo Marte tenía una atmósfera mucho más espesa que la actual, pero los científicos no están seguros de si siempre estuvo allí o se desarrolló más tarde). También hay grandes interrogantes sobre cómo se compara la atmósfera antigua del planeta con la de la Tierra primitiva.

El espacio libre brindaría además la oportunidad de evaluar el tamaño y la toxicidad de las partículas de polvo, información que ayudará a los futuros astronautas en Marte.

“Las muestras de gas tienen mucho que ofrecer a los científicos de Marte”, dijo Justin Simon, geoquímico del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston, que forma parte de un grupo de más de una docena de expertos internacionales que ayudan a decidir qué muestras debe recolectar el rover. “Incluso los científicos que no estudian Marte estarían interesados ​​porque proporcionará una mejor comprensión de cómo se forman y evolucionan los planetas. »

Muestras de aire del Apolo

En 2021, un grupo de investigadores planetarios, entre ellos científicos de la NASA, estudiaron el aire traído de la Luna en un contenedor de acero por los astronautas del Apolo 17, unos cincuenta años antes.

“La gente piensa que la Luna no tiene aire, pero tiene una atmósfera muy tenue que interactúa con las rocas de la superficie lunar con el tiempo”, dijo Simon, que estudia varias muestras planetarias en Johnson. “Esto incluye los gases nobles que se escapan del interior de la Luna y se acumulan en la superficie lunar. »

Técnicas de laboratorio para análisis de gases.

La forma en que el equipo de Simon extrajo el gas para estudiarlo es similar a lo que se podría hacer con las muestras de aire de Perseverance. Primero, colocan el contenedor sin abrir en un recinto hermético. Luego perforaron el acero con una aguja para extraer el gas a una trampa fría, esencialmente un tubo en forma de U que se extiende hacia un líquido, como el nitrógeno, con un punto de congelación bajo. Al cambiar la temperatura del líquido, los científicos capturaron algunos de los gases con puntos de congelación más bajos en el fondo de la trampa fría.

“Quizás haya 25 laboratorios en el mundo que manejan gas de esta manera”, dijo Simon. Además de utilizarse para estudiar el origen de los materiales planetarios, este enfoque se puede aplicar a los gases de fuentes termales y a los emitidos por las paredes de volcanes activos, añadió.

Por supuesto, estas fuentes proporcionan mucho más gas del que tiene Perseverance en sus tubos de muestreo. Pero si un solo tubo no transporta suficiente gas para un experimento en particular, los científicos de Marte podrían combinar gases de múltiples tubos para obtener una muestra general más grande; otra forma en que el espacio de cabeza puede brindar oportunidades adicionales a la ciencia.

El rover Perseverance de la NASA en Marte

El rover Perseverance de la NASA, parte de la misión Mars 2020, es un sofisticado laboratorio móvil diseñado para explorar la superficie de Marte. Lanzado el 30 de julio de 2020 y aterrizando en Marte el 18 de febrero de 2021 en el cráter Jezero, la misión principal de Perseverance es buscar signos de vida antigua y recolectar muestras de roca y regolito (roca y suelo rotos) para un posible regreso. hacia la tierra.

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