Una mota nanoscópica de polvo lunar, aproximadamente tan ancha como un cabello humano, ahora se puede analizar en átomo de alta resolución.
Utilizando un enfoque innovador llamado tomografía por sonda atómica (APT), los investigadores de la Universidad de Chicago dicen que han encontrado una manera de conservar nuestra muestra limitada de rocas lunares preciosas, reunidas durante las misiones Apolo.
"Hace cincuenta años, nadie anticipó que alguien analizaría una muestra con esta técnica, y solo usaría un poquito de un grano". dice el geofísico Philipp Heck de la Universidad de Chicago, quien también es curador en el Field Museum.
"Miles de esos granos podrían estar en el guante de un astronauta, y sería material suficiente para un gran estudio".
Es alucinante pensar que algo tan pequeño puede contener tanta información, y mucho menos que de alguna manera podamos acceder a esa biblioteca de conocimiento.
APT, la ingeniosa técnica que nos da este acceso, es tan sensible, puede generar imágenes de una pequeña muestra de material átomo por átomo, lo que brinda a los investigadores un poderoso análisis 3D de la fuente.
Para analizar un grano de polvo lunar con APT, la geofísica Jennika Greer de la Universidad de Chicago preparó una muestra en forma de aguja de unos pocos cientos de átomos de ancho: talló este pequeño pilar del grano con un haz enfocado de átomos cargados.
"Podemos usar la expresión nanocarpintería" explica
Preparando 'agujas' para ser levantadas del grano de polvo. (Greer et al., Meteoritics & Planetary Science, 2020)
Luego vino la parte de la sonda atómica: utilizando un láser, los investigadores eliminaron los átomos de su muestra en forma de aguja uno por uno, observando cómo cada átomo salía volando y golpeaba una placa detectora.
Ciertos elementos saldrán volando de la muestra a diferentes velocidades, y esto permitió a los investigadores analizar la verdadera composición y textura de la muestra. Por ejemplo, el hierro tarda más en llegar a la placa del detector en comparación con el hidrógeno, porque es un elemento más pesado.
Una pequeña pieza afilada de un grano de polvo lunar. (Jennika Greer / Field Museum)
Los autores dicen que esta es la primera vez que hemos podido ver tanto los tipos de átomos como sus ubicaciones exactas en un pequeño grano de suelo lunar. Aún mejor, debido a que sacaron muy poco material del grano, la muestra original todavía está en gran parte intacta y disponible para futuras investigaciones.
"Esta técnica tiene una sensibilidad y resolución tan altas, que encuentras cosas que de otro modo no encontrarías y solo usas una pequeña parte de la muestra". dice Infierno.
Los resultados ya han convencido a la NASA de financiar tres años de estudio sobre el polvo lunar, utilizando APT para cuantificar el contenido de agua y nivel de meteorización espacial.
Recientemente, los investigadores han sugerido que la Luna tiene grandes reservas de agua en la capa más profunda del subsuelo; y poder encontrar evidencia de esto en las muestras de suelo que ya tenemos sería enorme.
A diferencia de nuestro propio planeta, la Luna no tiene una atmósfera para protegerlo. Y el espacio es un ambiente hostil, especialmente con el Sol golpeándolo, enviando corrientes interminables de partículas solares y rayos cósmicos de radiación.
El clima de la Luna ha sido tan profundamente alterado que lo que se encuentra dentro del satélite probablemente no coincide con su exterior. Al comprender cómo ha cambiado la superficie, los autores del nuevo estudio esperan que podamos invertir el tiempo de alguna manera e intentar averiguar qué solía ser el suelo lunar.
En el mapa 3D a nanoescala que Greer y sus colegas crearon a partir de su muestra de polvo lunar, el equipo observa varios productos de meteorización espacial, incluido el hierro micropásico, el hidrógeno e incluso una vesícula que alguna vez se llenó con iones del viento solar.
"Debido a algo como esto, entendemos cómo es el ambiente en la Luna", Greer dice.
"Va mucho más allá de lo que los astronautas pueden decirnos mientras caminan en la Luna. Este pequeño grano conserva millones de años de historia".
El estudio fue publicado en Meteorítica y Ciencia Planetaria.