Nesta ilustração, O Perseverance Mars rover da NASA usa o instrumento planetário para litoquímica de raios-X (PIXL). Localizado na torre no final do braço robótico do rover, o espectrômetro de raios-X ajudará na busca de sinais de vida microbiana ancestral nas rochas. Crédito:NASA / JPL-Caltech
O rover Mars 2020 Perseverance da NASA tem um caminho desafiador pela frente:depois de passar pela entrada angustiante, descida, e fase de pouso da missão em 18 de fevereiro, 2021, começará a procurar vestígios de vida microscópica de bilhões de anos atrás. É por isso que está embalando PIXL, um dispositivo de raio-X de precisão alimentado por inteligência artificial (AI).
Abreviação de instrumento planetário para litoquímica de raios-X, O PIXL é um instrumento do tamanho de uma lancheira localizado na extremidade do braço robótico de 2 metros de comprimento do Perseverance. As amostras mais importantes do rover serão coletadas por uma broca perfuradora na extremidade do braço, em seguida, acondicionados em tubos de metal que o Perseverance depositará na superfície para retornar à Terra em uma missão futura.
Quase todas as missões que pousaram com sucesso em Marte, dos módulos de pouso Viking ao rover Curiosity, incluiu um espectrômetro de fluorescência de raios-X de algum tipo. Uma das principais diferenças entre o PIXL e seus predecessores é a capacidade de escanear rochas usando um poderoso, feixe de raios X finamente focalizado para descobrir onde - e em que quantidade - os produtos químicos são distribuídos pela superfície.
"O feixe de raios-X do PIXL é tão estreito que pode localizar características tão pequenas quanto um grão de sal. Isso nos permite vincular com muita precisão os produtos químicos que detectamos a texturas específicas em uma rocha, "disse Abigail Allwood, Investigador principal da PIXL no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia.
As texturas das rochas serão uma pista essencial para decidir quais amostras valem a pena retornar à Terra. Em nosso planeta, rochas distintamente deformadas chamadas estromatólitos foram feitas de camadas antigas de bactérias, e são apenas um exemplo de vida antiga fossilizada que os cientistas estarão procurando.
PIXL requer fotos de seus alvos de rocha para se posicionar de forma autônoma. Diodos de luz circundam sua abertura e tiram fotos de alvos de rocha quando o instrumento está funcionando à noite. Usando inteligência artificial, O PIXL depende das imagens para determinar a que distância está de um alvo a ser digitalizado. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Uma coruja noturna com IA
Para ajudar a encontrar os melhores alvos, A PIXL depende de mais do que apenas um feixe de raios-X de precisão. Ele também precisa de um hexapod - um dispositivo com seis pernas mecânicas conectando o PIXL ao braço robótico e guiado por inteligência artificial para obter a mira mais precisa. Depois que o braço do rover é colocado perto de uma rocha interessante, PIXL usa uma câmera e laser para calcular sua distância. Então, essas pernas fazem pequenos movimentos - da ordem de apenas 100 mícrons, ou cerca de duas vezes a largura de um cabelo humano - para que o dispositivo possa escanear o alvo, mapear os produtos químicos encontrados em uma área do tamanho de um selo postal.
"O hexápode descobre sozinho como apontar e estender suas pernas ainda mais perto de um alvo de rocha, "Allwood disse." É uma espécie de pequeno robô que se sente em casa na ponta do braço do veículo espacial. "
Em seguida, o PIXL mede os raios X em rajadas de 10 segundos de um único ponto em uma rocha antes que o instrumento se incline 100 mícrons e faça outra medição. Para produzir um daqueles mapas químicos do tamanho de um selo postal, pode ser necessário fazer isso milhares de vezes ao longo de oito ou nove horas.
Um dispositivo com seis pernas mecânicas, o hexapod é uma parte crítica do instrumento PIXL a bordo do Perseverance Mars rover da NASA. O hexapod permite que o PIXL torne-se lento, movimentos precisos para se aproximar e apontar para partes específicas da superfície de uma rocha. Este GIF foi consideravelmente acelerado para mostrar como o hexapod se move. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Esse período é parcialmente o que torna os ajustes microscópicos do PIXL tão críticos:a temperatura em Marte muda em mais de 100 graus Fahrenheit (38 graus Celsius) ao longo de um dia, fazendo com que o metal no braço robótico do Perseverance se expanda e se contraia em até meia polegada (13 milímetros). Para minimizar as contrações térmicas que o PIXL tem que enfrentar, o instrumento conduzirá sua ciência após o pôr do sol.
"PIXL é uma coruja noturna, "Allwood disse." A temperatura é mais estável à noite, e isso também nos permite trabalhar em um momento em que há menos atividade no veículo espacial. "
Raios X para Arte e Ciência
Muito antes de a fluorescência de raios-X chegar a Marte, foi usado por geólogos e metalúrgicos para identificar materiais. Com o tempo, tornou-se uma técnica padrão de museu para descobrir as origens de pinturas ou detectar falsificações.
A PIXL abre sua tampa protetora contra poeira durante os testes no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA. Um dos sete instrumentos do Perseverance Mars rover da NASA, O PIXL está localizado na extremidade do braço robótico do rover. Crédito:NASA / JPL-Caltech
"Se você sabe que um artista normalmente usa um certo titânio branco com uma assinatura química única de metais pesados, esta evidência pode ajudar a autenticar uma pintura, "disse Chris Heirwegh, um especialista em fluorescência de raios-X da equipe PIXL do JPL. "Ou você pode determinar se um determinado tipo de tinta se originou na Itália em vez da França, ligando-o a um grupo artístico específico da época. "
Para astrobiologistas, X-ray fluorescence is a way to read stories left by the ancient past. Allwood used it to determine that stromatolite rocks found in her native country of Australia are some of the oldest microbial fossils on Earth, dating back 3.5 billion years. Mapping out the chemistry in rock textures with PIXL will offer scientists clues to interpret whether a sample could be a fossilized microbe.
More About the Mission
A key objective for Perseverance's mission on Mars is astrobiology, including the search for signs of ancient microbial life. The rover will also characterize the planet's climate and geology, pave the way for human exploration of the Red Planet, and be the first planetary mission to collect and cache Martian rock and regolith (broken rock and dust). Subsequent missions, currently under consideration by NASA in cooperation with the European Space Agency, would send spacecraft to Mars to collect these cached samples from the surface and return them to Earth for in-depth analysis.
