Bilim adamları, ay kaya zaman kapsülünden gazların kurtarılmasına yardımcı oluyor

St. Louis’deki Washington Üniversitesi’nden bilim adamları, 1972’de astronotların toplayıp ayın yüzeyinde vakum altında mühürlediği bir ay toprağı kabından gazları kurtarmaya yardım ediyor. Bu çaba, NASA’nın Apollo Yeni Nesil Örnek Analizi (ANGSA) girişiminin bir parçası. .

Apollo 17 astronotları Harrison Schmitt ve Eugene Cernan, örneği Ay’ın Toros-Littrow Vadisi’ndeki eski bir toprak kayması alanından topladılar. Astronotlar, ay yüzeyinden kaba bir toz, toprak ve kırık kaya karışımı olan bir ay regoliti sütununu kazmak için bir karot cihazı kullandılar ve bir kapta kapattılar. NASA, Dünya’ya geri döndüğünde, kabı NASA’nın Johnson Uzay Merkezi’ndeki ay kasasına dikkatlice yerleştirdi ve şimdiye kadar neredeyse hiç dokunulmadan bozulmamış durumda kaldı.

Fen Bilimleri alanında fizik araştırma profesörü ve üniversitenin McDonnell fakülte üyesi Alex Meshik, “Son 50 yıldır, Ay çekirdeği, daha sonra bir dış vakum kabına kapatılan bir çekirdek numunesi vakum kabı içine alındı” dedi. Uzay Bilimleri Merkezi. “Birbirlerine yuvalanmışlardı, neredeyse Rus bebekleri gibi.”

Kaplar, iki sızdırmaz Teflon torbaya yerleştirildi ve bir kasada bir nitrojen eldiven kutusunda saklandı.

Meshik ve işbirlikçilerinin geçen ay yaptığı gibi konteynırları kırmak zordu. Bilim adamlarının, kaplarda olabilecek her gaz parçasının orijinal kimyasal imzasını tanımlayabilmeleri gerekiyordu. Bu, ay yüzeyinde toplandığı sırada yakalanmış olabilecek ay gazını ve sonraki on yıllar boyunca depolama sırasında kayalardan sızmış olabilecek diğer gazları içerir.

Meshik, “Mükemmel bir vakum sızdırmazlığı yok” dedi. “50 yıl sonra konteynırlardaki vakum contalarının nasıl çalıştığını bilmenin bir yolu yoktu. Vakumu tuttular mı? Ne dereceye kadar sızdırdılar? Ekstraksiyon sistemini inşa etmedeki ana zorluk, mümkün olan her senaryoyu tahmin etmekti. her sonuca hazır.

“Bu nedenle, cihazımız yalnızca tek bir gaz çıkarma işlemini değil, farklı koşullarda farklı hacimlerde birkaç ekstraksiyonu gerçekleştirebilecek şekilde tasarlandı” dedi.

Meshik, “Bu ekstraksiyonlar sırasında bilinçli kararlar vermemize yardımcı olmak için, gazın gerçek zamanlı bileşim analizleri için bir kütle spektrometresi ve tahribatsız ve gazdan bağımsız basınç ölçümleri için üç yüksek hassasiyetli kapasitans manometresi cihaza dahil ettik.” Dedi.

Meshik, çıkarma manifoldu aparatının tasarımına ve yapımına, tümü Washington Üniversitesi’nde Sanat ve Bilim bölümünden fizik alanında araştırma doçenti olan Olga Pravdivtseva ve yer ve gezegen bilimleri alanında yardımcı doçent olan Rita Parai’nin desteğiyle liderlik etti. Üç bilim insanı, güneşin kendisi (Genesis görevi) ve kozmik toz (Stardust görevi) dahil olmak üzere güneş sistemindeki çeşitli cisimlerden gelen karasal ve dünya dışı materyallerin yüksek hassasiyetli soy gaz analizleriyle uluslararası alanda tanınmaktadır.

NASA’nın Apollo numune küratörü ve Washington Üniversitesi mezunu Ryan Zeigler, cihazı Johnson Uzay Merkezi’nde aldı ve test etmesine yardımcı oldu.

“Elli yıl önce, bu örnekler toplandığında, NASA bilim adamları, yeni analitik yöntemler ve prosedürler mevcut olduğunda ve yeni bilimsel sorular sorulduğunda, gelecek nesillerin bozulmamış örneklere erişmesini sağlayacak kürasyon prosedürlerini uygulamaya koyma öngörüsüne sahipti.” Scott Rudolph Yer ve Gezegen Bilimleri Profesörü ve McDonnell Uzay Bilimleri Merkezi direktörü Brad Jolliff dedi.

Washington’un kurumsal baş araştırmacısı Jolliff, “Washington Üniversitesi’nde, bu değerli örneklerin çeşitli yönlerine bakan ve kökenleri ve modern bir gezegen bilimi bağlamına nasıl uydukları hakkındaki hipotezleri test eden birkaç son teknoloji laboratuvarımız var” dedi. Üniversite, New Mexico Üniversitesi tarafından yönetilen ANGSA ekibinde.

“Asil gaz çalışmaları harika bir örnek çünkü sadece güneşten ayın yüzeyine günümüzdeki malzeme implantasyonu hakkında değil, aynı zamanda dört buçuk milyar yıl önce ayın kökeni hakkında da çok fazla bilgi içeriyorlar. Gelecek ilginç sonuçlar için bizi izlemeye devam edin!”

İlk gaz toplamadan elde edilen ön bilim sonuçları, 7-11 Mart tarihlerinde Houston’da yapılacak olan Ay ve Gezegen Bilimleri Konferansı sırasında tartışılacak.

Depolama konteynırlarından gelen ay gazları şimdi ekstraksiyon manifold aparatı kullanılarak toplanıyor. Konteynerlerde sıkışan gazlar toplandıktan sonra ekip, diğer gazların ay kayalarından yavaşça dağılmasına izin vermeyi planlıyor. NASA daha sonra gazları, Washington Üniversitesi de dahil olmak üzere oksijen, nitrojen, soy gazlar ve organiklerin yüksek hassasiyetli analizlerinde uzmanlaşmış ABD ve Avrupa’daki seçilmiş laboratuvarlara gönderecek.

Jolliff, “73001’in (belirli Apollo 17 ay regolit örneği için NASA’nın tanımlayıcısı) önemli özelliklerinden biri, su için her zaman donma noktasının altında olan bir derinlikte alınmış olmasıdır,” dedi. “Yani düşünce, günlük ısıtma ve soğutmanın etkilerinin çoğuna maruz kalan üst kısımdan daha fazla uçucu maddeyi koruyabilmesiydi.”

Deneysel bir fizikçi olarak Meshik, yüksek vakum ekipmanı ve izotop kütle spektrometrisi konusunda Rusya’daki üniversite yıllarına, daha sonra Almanya Heidelberg’deki Max-Planck-Institut für Kernphysik’e ve son olarak Washington Üniversitesi’ne kadar uzanan bir geçmişe sahiptir.

Eşi ve sık sık birlikte çalıştığı Pravdivtseva ile ekstraksiyon cihazını monte etmek için harcanan saatlerce süren titiz çalışma hakkında kişisel bir düşüncesini paylaştı:

Meshik, “Aygıtın yapımı, ekip üyeleri ve çoğu zaman evden çalışmak arasında altı fit mesafeyi korumak zorunda kaldığımız COVID kısıtlamalarının zirvesinde gerçekleşti.” Dedi. “EPS meslektaşlarımızla sadece anlık dış mekan temasları ile sınırlıydık. Bu arada, inşaat iki elden daha fazlasını gerektiriyordu. Neyse ki kısıtlamalar evli çiftler için geçerli değildi. Cihaz bu şekilde bizim aile işimiz haline geldi.”