La sonda Curiosity descubre un mineral inesperado en Marte

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Cuando el robot Curiosity cayó en la superficie del cráter marciano Gale “echó un vistazo a su alrededor” y “se fijó” en una roca con forma de prisma triangular del tamaño de un balón de fútbol que parecía interesante. Los responsables del proyecto la denominaron Jake Matijevic en homenaje a un matemático e ingeniero de la NASA que falleció pocos días después de la llegada de la sonda.

La NASA quería comprobar si el análisis elemental de la piedra mediante dos instrumentos (un espectrómetro de partículas alfa y rayos X y un espectrómetro de disociación inducida por láser) conducía a los mismos resultados. Pero, para su sorpresa, no fue así. Dirigieron el láser sobre 14 puntos microscópicos de la roca (marcados con puntos rojos en la imagen de arriba) y obtuvieron diferentes resultados, e incluso en ocasiones también diferentes a los de los puntos en el interior de los círculos morados, que fueron analizados con el espectrómetro alfa-X.

Evidentemente, no es que los equipos fallaran, sino que la roca tiene una composición compleja, estando formada por un “mosaico” de minerales diversos a escala microscópica. Esta roca no se parece a ninguna de las cientos de ellas analizadas en misiones previas, pero sí guarda bastante semejanza con ciertos materiales ígneos poco comunes que se hallan en algunas zonas volcánicas de la Tierra, según ha informado la NASA. En nuestro planeta, este tipo de minerales se forman en el manto, bajo la corteza terrestre, al cristalizar magma relativamente rico en agua, a alta presión.

Resultados espectrales

Los científicos de la NASA creen que Jake es una muestra de un tipo de rocas muy antiguo en aquel planeta. Está relativamente concentrada en elementos químicos de los que contienen los feldespatos (silicatos de aluminio y sodio, potasio, calcio…).

La imagen siguiente recoge el espectro de emisión de cuatro de los 14 puntos estudiados en la zona ultravioleta y también en torno a 590 y 770 nm (regiones adecuadas para observar la presencia de sodio y potasio). Se comprueba que el punto 45-1 es rico en magnesio y algo en hierro; su composición es semejante a la del olivino. El 45-2 tiene mucho hierro y titanio; su composición induce a pensar que podría tratarse de ilmenita. El 48-10 corresponde a un material que contiene mucho silicio, aluminio, sodio y potasio, lo que invita a pensar que es un feldespato. Y el punto 48-14 es rico en calcio, conteniendo también magnesio; parece que es un piroxeno.

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Ni que decir tiene, el estudio de la composición de las rocas arroja muchísima información sobre los procesos planetarios. Incluso podría decir algo sobre la existencia, actual o pasada, de vida microscópica. De hecho, la sonda se va a mover próximamente unos 100 metros para taladrar rocas en busca de evidencias microscópicas de ese tipo.

Cómo funcionan la ChemCam y el espectrómetro α-X

ChemCam es el nombre comercial de un aparato que integra dos instrumentos: un espectrómetro de disociación inducida por láser (DIL, LIBS en sus siglas inglesas) y un microtelescopio. La espectroscopía DIL es un tipo de espectroscopía de emisión, es decir, sirve para medir las radiaciones emitidas por una muestra líquida, sólida o gaseosa cuando esta se excita, en este caso por un láser. Es una técnica de análisis elemental en el sentido de que sirve para identificar los elementos químicos contenidos en una muestra, aunque no permite averiguar qué moléculas forman estos elementos porque el láser las destruye. (Para identificar las moléculas habría que recurrir a alguna espectroscopía molecular, como la Raman.)

El fino láser infrarrojo de un espectrómetro DIL es capaz de atomizar un punto microscópico de cualquier material (nanogramos o menos), formando un gas de átomos e iones excitados a altísima temperatura; es decir, un plasma. Estos átomos e iones excitados se relajan emitiendo sus radiaciones características, que son recogidas y medidas por un detector, registrándose espectros como el de la figura anterior donde aparecen los picos de emisión específicos de cada elemento químico. El espectro, por lo tanto, permite identificar qué elementos contiene la muestra. Además, con la ayuda de ciertos métodos basados en patrones, normalmente se puede cuantificar en qué concentración se hallan.

Por su lado, el microtelescopio sirve para obtener desde cierta distancia (hasta 13 metros) una imagen microscópìca del punto exacto que el láser ablaciona.

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En cuanto al espectrómetro α-X, este bombardea la muestra con partículas alfa (es decir, núcleos de helio) y recoge los rayos X fluorescentes que la muestra produce como consecuencia de esta excitación. Las longitudes de onda de estos rayos son específicas de cada elemento químico, por lo que la técnica permite asimismo realizar un análisis elemental.

La sonda Curiosity cuenta también en su interior con un laboratorio de análisis químico automatizado que proporciona otras informaciones sobre muestras pulverizadas de las rocas marcianas.

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