Algunos resultados de los análisis en la
superficie de Marte
En esta oportunidad
detallaremos algunas conclusiones sobre los análisis realizados con rocas del
suelo marciano en el Rover con la utilización de los instrumentos de SAM.
Instrumentos
del sistema:
SAM es un
instrumento compacto que facilita un conjunto de analizadores químicos
sensibles centrado en determinar la química elemental y molecular que es
relevante para la existencia de vida.
Con una masa de
aproximadamente 40 kg, SAM es uno de los instrumentos más pesados a bordo del
MSL Rover. Se encuentra dentro del cuerpo del Rover.
Foto: NASA / JPL / Caltech Crédito: NASA / Goddard
En esta imagen puede observarse los instrumentos que
conforma a SAM y su ubicación.
SAM incluye tres
instrumentos individuales: un Quadrupole Mass Spectrometer (SGC), un cromatógrafo de gases (GC) y un Spectrometer láser
sintonizable(TLS). SGC y
GC pueden funcionar juntos en un modo GCMS
(Cromatógrafo de gases y Espectrómetro de Masas) para la separación y la
identificación definitiva de los componentes orgánicos.
 |
| GC |
 |
| SGC |
 |
| TLS |
GC separa
mezclas complejas de compuestos orgánicos en los componentes moleculares para
el procesamiento independiente o un procesamiento QMS. Para ello, el
cromatógrafo de gases tiene seis columnas cromatográficas complementarias. Una
vez que los gases están ordenados, pueden ser dirigidas a QMS y TLS para su
posterior análisis.
QMS analiza
la atmósfera y los gases que térmicamente evolucionaron a partir de materiales
sólidos. Identifica los gases en peso molecular y la carga eléctrica de las
partículas ionizadas. QMS puede funcionar en modo estático o dinámico.
TLS utiliza
la absorción de la luz en longitudes de onda específicas para proporcionar
relaciones isotópicas exactas de carbono y oxígeno en dióxido de carbono y que
mide los niveles de trazas de metano y su isótopo de carbono.
Gráfica de los elementos que componen SAM: sus funciones y circuitos
ALGUNOS ANÁLISIS REALIZADOS Y SUS CONCLUSIONES.
Comparando las muestras extraídas en 'Cumberland' con otras muestras analizadas por Curiosity
Imagen: NASA
/ JPL-Caltech
Este gráfico ofrece comparaciones entre la cantidad de un químico orgánico
llamado clorobenceno, detectado en una muestra de roca en
"Cumberland" y las cantidades de un mismo compuesto en muestras de
otros tres objetivos de superficie marcianas analizados por Rover Curiosity.
Las cantidades de clorobenceno surgidas del análisis de las muestras realizadas
con los instrumentos de Curiosity del objetivo "Rocknest" y el de los
objetivos "John Klein" y "Confianza Hills" estaban en igual
nivel o por debajo del encontrado en la roca Cumberland, tal como se indica en
las barras verdes en una escala vertical medida con sistema SAM GCMS (Gas Chromatograph Mass Spectrometer).
El gráfico recuadrado muestra cómo el espectro de masas del producto
químico encontrado por SAM en la muestra Cumberland coincide exactamente con un
estándar de laboratorio clorobenceno de la base de datos del Instituto Nacional
de Estándares y Tecnología (NIST).
NASA / JPL-Caltech
Los datos graficados aquí son datos surgidos del análisis de las
muestras en Marte por el instrumento (SAM) de detección de sustancias orgánicas
en Marte en una muestra de polvo que se taladró en Marte por Curiosity en el objetivo
de la roca llamada "Cumberland".
El análisis de la muestra Cumberland por SAM produjo la
primera detección definitiva de sustancias químicas orgánicas en Marte
en el material en la superficie extraído de la superficie de Marte. Productos
químicos orgánicos, que contienen carbono e hidrógeno, por lo general son los
bloques de construcción moleculares de la vida, a pesar de que se pueden encontrar
sin la presencia de vida. Estos orgánicos marcianos podrían haber sido
producidos en Marte o llegados a Marte a bordo de meteoritos.
El gráfico superior muestra los
datos del análisis de la muestra Cumberland, perforación realizada en el lecho
de la roca lutolita en el área de la bahía de Yellowknife 'Cráter Gale.
El gráfico inferior muestra los
datos del análisis de un espacio en blanco que no contiene material rocoso del
SAM. Las diferencias, aquí se destaca en las posiciones marcadas 1 a 8, indican
los productos químicos que estaban presentes en la muestra, pero no en el objetivo.
La escala vertical es miles de cuentas por
segundo estalecidas en cuadrupolo Espectrómetro de Masas de SAM (QMS), un
instrumento que identifica los gases por su peso molecular y el patrón
característico de iones de fragmentos generados durante el análisis. El
eje horizontal es el tiempo de retención, en segundos, como el gas de
muestra o gas en blanco que pasa a través del QMS.
Los diagramas moleculares en la parte superior representan
las estructuras químicas correspondientes a las ocho moléculas diferentes en
dónde la muestra Cumberland mostró picos y el blanco no hizo. Los
puntos verdes representan átomos de cloro. Los puntos negros más
pequeños representan átomos de carbono. Las barras que se extienden desde
átomos de carbono representan enlaces a átomos de hidrógeno. Por ejemplo, el
pico número 1 corresponde al
clorometano, pico número 4 al
tetracloruro de carbono, el pico número 6
a Dicloropropano y pico 8 al
clorobenceno. El cloro en estas moléculas puede ser el resultado de la reacción
de productos químicos orgánicos de Marte con el perclorato existente en Marte
durante el proceso de calentamiento de la muestra en SAM antes de la etapa QMS,
por lo que las identidades de moléculas orgánicas precursoras de Marte no se
han podido determinar.
Marte tiene
maneras de hacer productos orgánicos difíciles de encontrar
NASA /
JPL-Caltech
Esta ilustración representa a algunas de las razones porque la
búsqueda de productos químicos orgánicos en Marte es un reto. Los productos
químicos orgánicos que pueden producirse en Marte o entregados a la superficie
de Marte pueden ser transformados o destruidos de varios modos posibles.
Los productos químicos orgánicos son el bloque de construcción
molecular de la vida, a pesar de que se pueden realizar sin la presencia de
vida. Sean o no los productos químicos orgánicos producidos por procesos también
es posible que algunos hayan llegado al planeta a bordo de meteoritos, polvo de
asteroides y cometas.
Los rayos cósmicos que puedan penetrar superficies rocosas y
desencadenar la descomposición de compuestos orgánicos, de esta forma puede ocasionar
una oxidación inducidas por la luz ultravioleta, como un proceso de reacción llamado
Fenton, que descompone los productos químicos orgánicos en presencia de
minerales de hierro y peróxido. La reacción de Fenton se utiliza a veces para
proyectos de limpieza ambiental donde los contaminantes orgánicos químicos son
una preocupación en la Tierra. Los percloratos en el suelo marciano y el las rocas
también pueden oxidar los productos químicos orgánicos, convirtiéndolos
directamente en dióxido de carbono.
A pesar de las posibles vías para la distribución de productos
químicos orgánicos en Marte, Curiosity
ha detectado definitivamente orgánicos marcianos en polvo obtenido por el taladrado realizado por el Rover en el
objetivo lutolita llamado "Cumberland". Ese objetivo está cerca de
una escarpa de erosión, donde había sido cubierto por capas superpuestas de
roca, reduciendo la exposición a los rayos cósmicos, para la mayoría de los
tres millones de años desde que la roca ha sido formada.
Gas Metano: mediciones realizadas por Curiosity el "Cráter Gale"
NASA /
JPL-Caltech
Este gráfico muestra la abundancia de gas metano en la atmósfera
marciana que rodea al Rover Curiosity en Marte, detectada por una serie de
mediciones realizadas con el instrumento TLS (Tunable Laser Spectrometer) que
surgieron en el análisis de las muestras de rocas en su laboratorio.
El gráfico abarca un lapso de tiempo desde agosto 2012 hasta
septiembre 2014, marcado en el eje horizontal por el número de soles o días
marcianos. Las mediciones TLS se indican mediante pequeños cuadrados negros en
el gráfico, cada uno con una barra vertical que representa el margen de
incertidumbre en la medición de ese sol. Las mediciones cubren un lapso de 20
meses. La concentración de metano en la atmósfera de Marte según las muestras
tomadas subió a varias partes por billón en volumen (ppbv, significando que varias
moléculas de metano por mil millones de moléculas de la atmósfera marciana)
durante una corta porción de ese período. Es un promedio de cerca de 7 ppbv en
esas mediciones.
Posibles
fuentes de metano y Sumideros
NASA /
JPL-Caltech / SAM-GSFC / Univ. de Michigan
Esta ilustración representa a las posibles maneras de que el metano
podría ser añadido a la atmósfera de Marte (fuentes) y eliminado de la
atmósfera (sumideros). Rover Curiosity
ha detectado fluctuaciones en la concentración de metano en la
atmósfera, lo que implica dos tipos de actividad se producen en el ambiente
moderno de Marte.
Una molécula de metano consiste de un átomo de carbono y cuatro átomos
de hidrógeno. El metano puede ser generado por los microbios y también puede
ser generada por procesos que no requieren la vida, tales como las reacciones
entre el agua y el olivino (o piroxeno) de la roca. La radiación ultravioleta
(UV) puede inducir reacciones que generan metano de otros productos químicos
orgánicos producidos por cualquiera de los procesos biológicos o no biológicos,
como el polvo de cometa cayendo en Marte. El metano generado bajo tierra en el
pasado remoto o reciente puede almacenarse dentro de los hidratos de metano estructurados
llamados clatratos, y puesto en libertad por los clatratos en un momento
posterior, por lo que el metano que se libera a la atmósfera hoy podría haberse
formado en el pasado.
Los vientos en Marte pueden distribuir rápidamente el metano procedente
de cualquier fuente individual, reduciendo la concentración localizada de
metano. El metano puede ser removido de la atmósfera por reacciones inducidas
por la luz solar (fotoquímica). Estas reacciones pueden oxidar el metano, a
través de productos químicos intermedios tales como formaldehído y metanol, en
dióxido de carbono, el ingrediente predominante en la atmósfera de Marte.
Fuente
NASA / JPL-Caltech / SAM-GSFC / Univ. de Michigan
NASA / Goddard
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