Os cientistas do Southwest Research Institute aumentaram a velocidade e a precisão de um instrumento em escala de laboratório para determinar a idade dos espécimes planetários no local. A equipe está miniaturizando progressivamente a Química, Organics and Dating Experiment (CODEX) instrumento para atingir um tamanho adequado para voos espaciais e missões de pouso.

"O envelhecimento in situ é um objetivo científico importante identificado pela Pesquisa Decadal de Marte e a Lua do National Research Council, bem como pelos Grupos de Análise do Programa de Exploração Lunar e Marte, entidades responsáveis ​​por fornecer os dados científicos necessários para planejar e priorizar as atividades de exploração, "disse o cientista da equipe SwRI, Dr. F. Scott Anderson, que está liderando o desenvolvimento do CODEX. "Fazer isso no local em vez de tentar devolver amostras à Terra para avaliação pode resolver grandes dilemas da ciência planetária, oferece uma enorme economia de custos e aumenta as oportunidades para uma eventual devolução de amostras. "

O CODEX será um pouco maior que um microondas e incluirá sete lasers e um espectrômetro de massa. As medições in situ abordarão questões fundamentais da história do sistema solar, como quando Marte era potencialmente habitável. CODEX tem uma precisão de ± 20-80 milhões de anos, significativamente mais preciso do que os métodos de datação atualmente em uso em Marte, que têm uma precisão de ± 350 milhões de anos.

"O CODEX usa um laser de ablação para vaporizar uma série de pequenos pedaços de amostras de rocha, como aqueles na superfície da Lua ou Marte, "disse Anderson, que é o autor principal de um artigo CODEX publicado em 2020. "Reconhecemos alguns elementos diretamente dessa nuvem de vapor, então sabemos do que uma rocha é feita. Em seguida, os outros lasers CODEX selecionam e quantificam seletivamente a abundância de vestígios de rubídio radioativo (Rb) e estrôncio (Sr). Um isótopo de Rb decai em Sr ao longo de períodos de tempo conhecidos, então, medindo Rb e Sr, podemos determinar quanto tempo se passou desde a formação da rocha. "

Embora a radioatividade seja uma técnica padrão para datar amostras na Terra, poucos outros lugares no sistema solar foram datados dessa maneira. Em vez de, os cientistas restringiram amplamente a cronologia do sistema solar interno ao contar as crateras de impacto nas superfícies planetárias.

"A ideia por trás da datação de crateras é simples; quanto mais crateras, quanto mais velha a superfície, "diz o Dr. Jonathan Levine, um físico da Colgate University, que faz parte da equipe liderada pelo SwRI. "É um pouco como dizer que uma pessoa fica mais molhada quanto mais tempo fica na chuva. É sem dúvida verdade. Mas, como acontece com a chuva que cai, não sabemos realmente a taxa em que meteoritos caíram do céu. É por isso que a datação por radioisótopos é tão importante. A decadência radioativa é um relógio que bate a uma taxa conhecida. Essas técnicas determinam com precisão as idades das rochas e minerais, permitindo aos cientistas datar eventos como cristalização, metamorfismo e impactos. "

A última iteração do CODEX é cinco vezes mais sensível do que sua versão anterior. Essa precisão foi alcançada em grande parte pela modificação da distância da amostra do instrumento para melhorar a qualidade dos dados. O instrumento também inclui um laser pulsado ultrarrápido e relações sinal-ruído aprimoradas para restringir melhor o tempo de eventos na história do sistema solar.

"Estamos miniaturizando os componentes do CODEX para uso em campo em uma missão de aterrissagem à Lua ou Marte, "Disse Anderson." O desenvolvimento de lasers compactos com energias pulsantes comparáveis ​​às que exigimos atualmente é um desafio considerável, embora cinco dos sete tenham sido miniaturizados com sucesso. Esses lasers têm uma taxa de repetição de 10 kHz, o que permitirá que o instrumento adquira dados 500 vezes mais rápido do que o projeto de engenharia atual. "

O espectrômetro de massa CODEX, fontes de alimentação e eletrônicos de cronometragem já são pequenos o suficiente para voos espaciais. Os componentes do instrumento estão sendo aprimorados para melhorar a robustez, estabilidade térmica, resistência à radiação e eficiência energética para suportar o lançamento e operações autônomas estendidas em ambientes estranhos.

Visando várias missões futuras, SwRI está desenvolvendo duas versões do instrumento, CÓDICE, que é projetado para Marte e pode medir orgânicos, e CDEX, que é projetado para a Lua, e não precisa medir orgânicos. Os programas de Conceitos de Instrumentos Planetários da NASA para o Avanço das Observações do Sistema Solar (PICASSO) e a Maturação de Instrumentos para Exploração do Sistema Solar (MatISSE) estão financiando o desenvolvimento do instrumento, com suporte anterior para CODEX / CDEX do Programa de Definição e Desenvolvimento de Instrumentos Planetários (PIDDP).

O artigo intitulado "Datando um meteorito marciano com 20 Ma de precisão usando um protótipo de instrumento de datação in-situ" foi publicado em Ciência Planetária e Espacial em 15 de junho, 2020.