p Quase 50 anos após nossos primeiros passos na lua, amostras das missões Apollo, Marte e Vesta ainda têm muito a nos dizer sobre a formação dos planetas e dos vulcões da Terra, e a Diamond Light Source está ajudando a iluminar essas percepções. p Uma colaboração internacional envolvendo cientistas em Tenerife, os EUA e o Reino Unido, estão usando a fonte de luz Diamond, o síncrotron nacional do Reino Unido para investigar o efeito da gravidade em planetas rochosos. Eles estarão examinando rochas com mais de três bilhões de anos da lua coletadas durante as missões Apollo, bem como meteoritos de Marte, Vesta, e outros ambientes coletados na Antártica.

p A equipe, liderada pelo Dr. Matt Pankhurst, Instituto Volcanológico de Canarias / (Instituto Vulcanológico das Canárias (INVOLCAN) com co-investigadores Dr. Ryan Zeigler, NASA; Dra. Rhian Jones, Universidade de Manchester; Dra. Beverley Coldwell, ITER; Dr. Hongchang Wang, Fonte de luz de diamante; Dr. Robert Atwood, Diamond Light Source e Dr. Nghia Vo, Diamond Light Source — tem como objetivo usar as amostras para fazer comparações entre processos e escalas de tempo que formam rochas semelhantes que são coletadas em diferentes condições gravitacionais.

p A equipe reunida vai testar a hipótese de que um mecanismo-chave na gênese e evolução do magma depende da gravidade para separar fisicamente os cristais de onde eles se formaram em uma fusão, e em mushes na parte inferior dos corpos de magma. Este mecanismo não deve operar em gravidade zero, mas deve operar em vários graus em corpos rochosos. Eles são capazes de conduzir essa pesquisa devido ao equipamento e aos recursos analíticos em tempo real disponíveis na Diamond.

p Os resultados podem ser extrapolados para ajudar a modelar as condições dentro e dentro de planetas maiores, o que poderia nos fornecer mais informações sobre como priorizar a pesquisa sobre exoplanetas e a busca por vida.

p Esta será a segunda visita do Dr. Matt Pankhurst a Diamond. Ele explica:"Em nossa visita anterior, usamos uma nova técnica de imagem desenvolvida em Diamond para realizar o mapeamento 3-D da olivina - um mineral verde comum encontrado na superfície da Terra e nessas amostras de lua e outras rochas. Esses mapas informaram nossa compreensão de como a gravidade afeta os processos geológicos e ajudam a compreender aqueles em planetas maiores e outros corpos rochosos. "

p No magma, a proporção de ferro para magnésio na olivina muda ao longo de períodos de tempo que variam de horas a meses, e essas mudanças são "travadas" no mineral à medida que o magma esfria. Imagens 3-D precisas da distribuição do ferro dentro da olivina na lua e outras amostras irão 'desbloquear' informações sobre os processos magmáticos em que se formaram. Dr. Pankhurst continua:

p "As rochas vulcânicas começam a se formar sob a superfície e terminam de se formar quando entram em erupção e totalmente congeladas. O que pretendemos reconstruir a partir dessas amostras de rocha são informações como quais eram os padrões de fluxo de magma dentro do sistema vulcânico, como era a duração do armazenamento de magma, e potencialmente até mesmo identificar os gatilhos da erupção. Os dados serão analisados ​​por meio de modelagem de difusão de última geração, que estabelecerá a história de cristais individuais. "

p A equipe examinou previamente amostras das missões Apollo 12 e 15, usando uma técnica de imagem de speckle de raio-X avançada desenvolvida no Beamline B16 na Diamond Light Source. Desta vez, eles usarão o Beamline I12 para produzir imagens de tomografia computadorizada de alta resolução das amostras. Dr. Robert Atwood, O cientista da linha de luz no I12 acrescenta:"O Beamline I12 oferece uma grande monocromático, comprimento de onda único, Feixe de raios-X com energias selecionáveis ​​de fótons entre 53 e 150 keV. Esse feixe pode penetrar em amostras densas, como rochas lunares e meteoritos que estão sendo estudados pela equipe do Dr. Pankhurst. A absorção de raios-X por materiais depende da energia do fóton de raios-X. Ao escanear as amostras com um único feixe de energia de fóton, as características de absorção de raios-X dos minerais nas amostras podem ser determinadas, fornecendo informações sobre a química local. Também desenvolvemos uma técnica especial de varredura tomográfica helicoidal com qualidade de dados aprimorada, o que é importante para os estudos mineralógicos desses espécimes preciosos. "

p O Dr. Pankhurst continua:"Quase 50 anos após os primeiros humanos pousarem na lua, ainda há muito que não sabemos sobre como a lua se formou, e a natureza da atividade vulcânica lunar. Nós sabemos isso, na terra, As erupções vulcânicas podem ser desencadeadas (ou encerradas) por mudanças no magma (rocha derretida) na crosta do planeta ou abaixo dela. Registros químicos em cristais podem ser usados ​​para nos contar sobre a dinâmica física dentro do magma que leva a uma erupção. Todas as dinâmicas físicas estão sujeitas à gravidade, então, olhar para registros químicos em cristais que se formaram sob diferentes gravidades nos dá não apenas uma visão da evolução dos planetas rochosos, mas também uma base valiosa para interpretar os registros terrestres. Ao acessar a dinâmica dos magmas do passado, o objetivo é construir uma biblioteca do que acontece antes de uma erupção, que apoiará previsões mais precisas de erupções futuras. "

p A NASA aprovou o uso de 18 amostras lunares para esses experimentos, e semelhantes, amostras terrestres bem caracterizadas também foram digitalizadas, e usado para verificar a composição química da olivina. As amostras são emprestadas a cientistas que desejam estudá-las, um processo supervisionado pelo curador de amostras Apollo da NASA, Ryan Zeigler. Como um cientista que entende a escolha entre estudar as amostras e preservá-las, um equilíbrio deve ser alcançado no planejamento do experimento. Essas decisões estão se tornando mais fáceis à medida que nos tornamos mais poderosos, técnicas não destrutivas. Ele comenta:

p "Os pesquisadores agora estão usando modelos de difusão de última geração para estabelecer a história de cristais individuais de olivina a partir de imagens 3-D. Essas técnicas serão aplicadas aos novos dados coletados durante este tempo de feixe. Os resultados serão adicionados aos nossos compreensão da formação lunar e planetária, tópicos que têm sido continuamente debatidos desde que as amostras foram devolvidas à Terra pela primeira vez. "

p Diamond tem uma vasta experiência na investigação de itens patrimoniais de valor inestimável e na obtenção de novos conhecimentos a partir deles. Usando essas técnicas, poderíamos estudar as amostras de rochas lunares do Reino Unido de novas maneiras, e essas novas imagens lhes dariam mais significado e inspirariam a próxima geração de cientistas e engenheiros.