Primeros Informes cientificos de APXS de Curiosity y
ChemCam: Petrología sobre Jake Matijevic.
Los miembros de los medios de comunicación han solicitado
al equipo científico de Curiosity durante semanas el reporte de algunos
resultados iniciales de la utilización de la ChemCam y APXS en el análisis de la composicione de “Rock”. Hoy, 12/10/2012, finalmente consiguieron lo que pedían - pero
a menos que haya tomado una clase en petrología ígnea, sería muy difícil
explicar lo que son esos resultados, y mucho menos lo que significan! Así
que esta explicación depende de Kelly Beatty y Emily Lakdawalla a fin de
informar de que estaban hablando los geólogos. Antes de entrar en detalles
técnicos, permítame que les recuerde dónde estamos: Estamos aquí, en este
impresionante paisaje erosionado de “Rock”.
NASA
/ JPL / MSSS / Emily Lakdawalla
Vista panorámica de las colinas del noreste,
Curiosity sol 50
Un mosaico de tres imágenes
MastCam tomadas en el sol 50 frente al noreste. No hay cielo visible
en esta vista; ocupando la distancia del borde del cráter de Gale.
Vamos a empezar por el
principio, con una explicación de lo que es una roca. No, no estoy siendo
condescendiente. "Rock" es una de esas palabras en la ciencia
que significa algo diferente para los geólogos que para no geólogos. La
palabra "Rock" se define en el libro de texto de geología
introductoria: "Un agregado sólido,
cohesionado de granos de uno o más minerales”. "Mineral también
tiene una definición precisa: "Es el elemento sólido, inorgánico o un compuesto de origen natural, con una
composición definida o un rango de composiciones, por lo general poseen una
estructura cristalina interna periódica." No definen
"composición", por lo que para mí es: una expresión de la relación entre los diferentes elementos químicos
que componen un mineral.
Por lo tanto: tiene elementos
en ciertas abundancias. Estos elementos se combinan en minerales con
composiciones específicas. Una roca es un conjunto de granos de uno o, por
lo general, más minerales. A veces, cuando un geólogo usa la palabra
"rock", que no sólo significa una cosa que usted puede tener en la
mano; se refieren a la unidad de la roca entera, una formación que puede
ir por kilómetros.
Aquí está una roca de la Tierra, un basalto, en la que
se puede ver los granos minerales individuales:
Callan
Bentley
Basalto olivino.
Un basalto vesicular que contiene fenocristales de
olivino verde. (Traducción:. Una roca de lava con una gran cantidad de
burbujas de gas y los cristales de un mineral llamado olivina verde que fue llevado a la superficie por la lava líquida cuando entró en erupción) Foto
tomada en el verde de las arenas de la playa, Hawaii.
Para un geólogo, una roca
individual (o formación de roca) es un registro de una serie de eventos que
provocó la forma de la rock. Un montón de diferentes tipos de rocas pueden
tener la misma composición a granel. ¿Qué minerales se forman de los
elementos disponibles, depende de dos cosas la temperatura ambiente y la
presión en el momento de su formación. Si usted tiene una roca que contiene
los minerales que requiere una alta temperatura y presión para formarse,
entonces usted tiene el contorno de una historia interesante: usted sabe que
esa roca se formó originalmente a cierta profundidad debajo de la superficie, y
después de algún proceso geológico lo llevó
a la superficie y la expuso. ¿Cómo se mantienen unidos los granos
minerales es otra clave importante para la historia. Si los cristales están
entrelazados, tu roca es probable que sea ígnea (formado a partir de una masa
fundida). Si son granos redondeados y unidos por una especie de cemento,
el rock es probable que sea sedimentaria.
La mayor parte de los instrumentos y herramientas de Curiosity están diseñados para hacer las observaciones necesarias y leer las historias de vida de las rocas. MAHLI - el generador de imágenes - puede ver la estructura de los granos (si no son microscópicas) y cómo se mantienen unidos. APXS y ChemCam en tanto miden la composición elemental de la roca.
Ellos no pueden ver los minerales; simplemente ven elementos. Es SAM y CheMin, los instrumentos de laboratorio de análisis en el vientre del Rover, que utiliza para realizar los análisis de minerales.
Los resultados de hoy vinieron
de ChemCam y APXS, y fueron realizados en la roca apodada Jake Matijevic en su
primera parada científica en el sol 43. El equipo seleccionó la roca para su
primer análisis in situ, ya que parecía un basalto homogéneo, un tipo de roca ígnea común en
todos los cuerpos planetarios (Hawaii, los mares lunares, los meteoritos). Pero la química de esta roca basáltica particular, los
sorprendió.
Más abajo Jake, en un útil conjunto de imágenes reunidas por Damien Bouic:
NASA / JPL / MSSS / Damia Bouic
La roca "Jake Matijevic" en su contexto
Un montaje de imágenes de Jake Matijevic en Marte, a
partir de una visión de gran angular a un primer plano MAHLI.
Y aquí está una imagen de
contexto, que muestra dónde se realizaron los análisis. Los puntos rojos
son puntos de disparo ChemCam, y los círculos de color púrpura son dos puntos
medidos por APXS.
Comencemos con APXS.
El APXS tiene un pequeño trozo de curio-244 radiactivo que emite
rayos-X. Cuando APXS se mantiene cerca de una roca, los rayos X golpean
los átomos en la superficie de la roca, y reciben fluorescencia de rayos X
como respuesta. Para el diagnostico, cada elemento químico emite rayos X
con energías diferentes. APXS detecta estos rayos-X emitidos y grava la
energía emitida. El APXS de Curiosity trabaja mucho más rápido que el
de Spirit y Opportunity ya que cuenta un mayor número de rayos X emitidos por
hora que el de sus antecesores.
NASA
/ JPL / University of Guelph / CSA
APXS espectro de Jake Matijevic roca
Según Gellert, si se comparan
las mediciones APXS sobre Jake a las realizadas por Spirit y Opportunity en
basaltos en el cráter Gusev y Meridiani Planum, te encuentras con que la
muestra en Jake "es baja en magnesio y hierro, y alta en elementos
como sodio, aluminio , silicio y potasio,
que a menudo están en minerales de feldespato [alcalinos] . Presentan muy bajo nivel de níquel y de
zinc. El azufre elementos formadores de sales, cloro y bromo son probables en
granos visibles en la superficie de la roca o en el polvo del suelo. "
Para un geólogo, esa cadena de
cuatro elementos - sodio, aluminio, silicio, potasio - inmediatamente hace
pensar en "feldespato", y un sabor particular de feldespato (rica en
elementos alcalinos sodio y potasio) que yo no sé si hemos visto antes en
Marte. Es el mineral más común de formación rocosa en la Tierra, el
material de color blanco o gris a veces de color rosa u opaco hallado en encimeras de
granito. Eso, combinado con la información de que la roca es relativamente
baja en magnesio, hierro, níquel y zinc, los geólogos manifestaron que Jake es una
roca que se forma a partir de una fusión de rock. (O bien, que se trataba
de una roca fundida hecha de material que había pasado por dicho proceso.) Es
una roca que se formó a través de procesos que conocemos en la Tierra como ambientes
geológicos, pero no uno que hayamos visto en Marte.
ChemCam
APXS no fue el primer
instrumento que detecto esta composición-feldespato en una
roca. Roger Wiens, el investigador principal en ChemCam, divulgó hoy que
habían estado viendo composiciones-feldespato como en las rocas que han estado
disparando su láser desde agosto. Ese fue un
"¡ajá!" momento para mí; explicó por qué hemos estado
oyendo tan poco del equipo ChemCam, hasta ahora. La observación de tanto feldespato es tan inesperado que tenían que ser muy cuidadoso, comprobando que
su instrumento estaba funcionando correctamente, corroborando sus lecturas con
las mediciones por APXS, y así sucesivamente, antes de que estuvieran listos
para seguir adelante con ella.
Si observanos la imagen de Jake
con todos los puntos de disparo en él, verás que dispararon en catorce lugares
diferentes. Cada una de los puntos de disparo en realidad representa 30
disparos de láser, cada uno de los cuales fue analizado por el espectrómetro
ChemCam.
El punto es que cada uno de los
catorce puntos de disparo tenían una composición que era diferente de los otros
trece. Cada color forma un racimo apretado, y hay muy pocas
coincidencias. Esa es la segunda sorpresa de Jake: es una roca
sorprendentemente heterogénea en la escala de análisis de la ChemCam. Podemos decir que ChemCam
es, probablemente, el muestreo de cristales individuales de diferentes
minerales.
NASA / JPL / LANL / IRAP / UNM
Análisis de componentes principales de los 14 conjuntos de 26 tiros ChemCam sobre Jake Matijevic
Wiens compartió una gráfica que
soporte esta afirmación: los espectros de cuatro de los puntos de
disparo. El primero, es alto en
magnesio y hierro (en menor medida), es probable que sea un grano de olivino
(más comúnmente conocido como peridoto). El siguiente tiene titanio, por lo que podría ser algo así como la ilmenita
(FeTiO 3 ). El siguiente tiene un gran pico de silicio, aluminio, sodio, y potasio: un feldespato alcalino. La
siguiente tiene calcio y magnesio: probablemente un piroxeno (calcio y magnesio).
NASA
/ JPL / LANL / IRAP
ChemCam espectros de cuatro puntos sobre la roca Jake
Matijevic.
El siguiente gráfico se muestra una abundancia de elementos
de magnesio y calcio medido en ese grano piroxeno. Con cada golpe, la
abundancia de magnesio y calcio aumenta, a medida que profundiza en el grano
piroxeno.
Todo este material compositivo es ingenioso, pero todavía no estamos contando una historia. El problema
es que es difícil contar una historia completa, cuando todo lo que tienes es
una roca.Para aprender más acerca de lo que significa la composición de esta
roca para saber la historia de su origen, es que realmente se tiene que ver cómo encaja en
el contexto más amplio de las rocas en la zona. Es sólo una piedra, y ni
siquiera en su lugar; hay poco contexto para ayudarnos a entender cómo se
formó, como era el entorno geológico. Stolper mencionó que la roca es un
tipo relativamente raro en la Tierra, por lo general se encuentra en el océano
de islas volcánicas (Hawaii) o asociada a eclogitas que son asimismo bastante Inusuales. Pero sólo porque en la Tierra es ahí donde se encuentra, esto no quiere decir que no sea el mismo tipo de ambiente que en
Marte.
Michelle Minitti miembro del equipo de Curiosity, explicó que "lo esencial es
que nos encontramos con una nueva composición de basalto marciano, uno que
puede ser comparado y contrastado con los basaltos que ya sabemos de Marte (los
meteoritos marcianos y los medidos por Pathfinder, Spirit y Opportunity) para
mejorar nuestra comprensión de cómo se formó Marte y como cambió a través del
tiempo. Las composiciones químicas de basaltos de los meteoritos marcianos son diferentes de los basaltos examinados por Spirit, y ambos parecen ser
diferentes de una manera significativa con la roca Jake Matijevic . Cada punto de datos de basalto
ofrece una nueva ventana de como esta hecha fundamentalmente Marte y cómo se ha diferenciado y evolucionado a través del tiempo. "
El pasado de Marte sigue siendo
mayormente misterioso, y esto es sólo una pequeña pista.Pero es un tipo
completamente nuevo que nunca hemos visto antes, y eso es algo
para sentirse satisfechos!
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