Deep Space Network IT

Il nuovo Mars Rover della NASA utilizzerà i raggi X per scovare tracce di fossili

23 settembre 2020
PIXL, uno strumento posto all'estremità del braccio del rover Perseverance, cercherà le possibili impronte chimiche lasciate da antichi microbi.

Il rover Mars 2020 Perseverance della NASA ha una strada impegnativa da percorrere: dopo aver superato la complicata fase di ingresso, discesa e atterraggio della missione che avverrà il 18 febbraio 2021, inizierà a cercare tracce di possibile vita microscopica presente sino a miliardi di anni fa. Ecco perché è stato costruito PIXL, un dispositivo a raggi X di precisione gestito da un'intelligenza artificiale (AI).

Abbreviazione di Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry, PIXL è uno strumento delle dimensioni di un cestino da pranzo situato all'estremità del braccio robotico di Perseverance lungo 2 metri. I campioni più importanti del rover verranno raccolti da un trapano a carotaggio all'estremità del braccio, quindi raccolti in tubi di metallo che Perseverance depositerà sulla superficie per il ritorno sulla Terra in una futura missione .
Quasi tutte le missioni atterrate con successo su Marte, dai lander Viking al rover Curiosity, hanno incluso uno spettrometro a fluorescenza a raggi X di diverse tipologie. Uno dei principali modi in cui PIXL differisce dai suoi predecessori è nella sua capacità di scansionare la roccia utilizzando un potente fascio di raggi X finemente focalizzato per scoprire dove - e in quale quantità - le sostanze chimiche sono distribuite sulla superficie.

"Il fascio di raggi X di PIXL è così sottile da poter individuare caratteristiche piccole come un granello di sale. Questo ci consente di legare in modo molto accurato le sostanze chimiche che rileviamo in una roccia a strutture specifiche", ha affermato Abigail Allwood, investigatore principale di PIXL presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA.
Le strutture delle rocce saranno un indizio essenziale per decidere quali campioni vale la pena riportare sulla Terra. Sul nostro pianeta, rocce distintamente deformate chiamate stromatoliti si sono formate per la presenza di antichi strati di batteri e sono solo un esempio di vita antica fossilizzata che gli scienziati cercheranno su Marte.

Un gufo notturno dotato di intelligenza artificiale

Per aiutare a selezionare gli obiettivi migliori, PIXL non si affiderà soltanto al suo raggio X di precisione. Utilizzerà anche di un esapode, un dispositivo dotato di sei gambe meccaniche che collegano PIXL al braccio robotico e lo controllano con l'intelligenza artificiale per ottenere un puntamento più preciso. Dopo che il braccio del rover è stato posizionato vicino a una roccia interessante, PIXL userà una fotocamera e un laser per calcolare la sua distanza. Quindi le gambe compieranno piccoli movimenti - dell'ordine di soli 100 micron, circa il doppio della larghezza di un capello umano - in modo che il dispositivo possa scansionare il bersaglio, mappando le sostanze chimiche trovate all'interno di un'area delle dimensioni di un francobollo.



"L'esapode capisce da solo come puntare ed estendere le sue gambe ancora più vicino a un bersaglio roccioso", ha detto Allwood. "È un po 'come un piccolo robot che ha trovato casa all'estremità del braccio del rover."
PIXL analizza con i raggi X a ondate di 10 secondi un singolo punto su una roccia prima che lo strumento si inclini di 100 micron e effettui un'altra misurazione. Per produrre una di quelle mappe chimiche delle dimensioni di un francobollo, potrebbe essere necessario scansionare migliaia di volte nel corso di otto o nove ore.
Quel lasso di tempo è in parte ciò che rende le osservazioni microscopiche di PIXL così critiche: la temperatura su Marte cambia di oltre 38° C nel corso di una giornata, causando l'espansione e la contrazione del metallo sul braccio robotico di Perseverance fino a 13 millimetri. Per ridurre al minimo le contrazioni termiche con cui PIXL deve fare i conti, lo strumento effettuerà le sue attività dopo il tramonto.

"PIXL è un nottambulo", ha detto Allwood. "La temperatura è più stabile di notte e questo ci consente anche di lavorare in un momento in cui c'è meno attività sul rover."

I Raggi X sia per l'arte che per la scienza

Molto prima che la fluorescenza a raggi X fosse portata su Marte, fu usata da geologi e metallurgisti per identificare i materiali. Alla fine è diventata una tecnica standard dei musei per scoprire le origini dei dipinti o rilevare le contraffazioni.

"Se sai che un artista utilizzava un certo bianco di titanio con una firma chimica unica di metalli pesanti, questa prova potrebbe aiutare ad autenticare un dipinto", ha detto Chris Heirwegh, esperto di fluorescenza a raggi X del team PIXL al JPL. "Oppure puoi determinare se un particolare tipo di pittura ha avuto origine in Italia piuttosto che in Francia, collegandolo a un gruppo artistico specifico del periodo di tempo".
Per gli astrobiologi, la fluorescenza a raggi X è un modo per leggere le tracce rimaste di un antico passato. Allwood lo ha usato per determinare che le rocce di stromatolite trovate nel suo paese natale, l'Australia, sono alcuni dei più antichi fossili microbici sulla Terra, risalenti a 3,5 miliardi di anni fa. La mappatura della chimica nelle strutture rocciose di PIXL offrirà agli scienziati indizi per capire se il campione potrebbe essere in realtà un microbo fossilizzato.

Uno degli obiettivi primari della missione di Perseverance su Marte è l' astrobiologia, inclusa la ricerca di segni di antica vita microbica. Il rover caratterizzerà anche il clima e la geologia del pianeta, aprirà la strada all'esplorazione umana del Pianeta Rosso e sarà la prima missione planetaria a raccogliere e memorizzare roccia marziana e regolite (roccia frantumata e polveri). Le missioni successive, attualmente all'esame della NASA in collaborazione con l'Agenzia spaziale europea, invieranno veicoli spaziali su Marte per raccogliere questi campioni raccolti dalla superficie e riportarli sulla Terra per un'analisi approfondita.
La missione Mars 2020 fa parte di un programma più ampio che include una serie di missioni sulla Luna per prepararsi all'esplorazione umana del Pianeta Rosso. Incaricata del ritorno degli astronauti sulla Luna entro il 2024, la NASA stabilirà una presenza umana sostenuta su e intorno alla Luna entro il 2028 attraverso il progetto di esplorazione lunare Artemis.

fonti: NASA Jet Propulsion Laboratory

Dello stesso argomento
  • Mars 2020: Perseverance è atterrato con successo al cratere Jezero!
    19 febbraio 2021
    Il rover più grande e avanzato che la NASA ha inviato in un altro mondo è atterrato giovedì su Marte, dopo un viaggio di 203 giorni che ha attraversato 472 milioni di chilometri. La conferma del successo del touchdown è stata annunciata dal controllo della missione presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA alle 21:55 (ora italiana).
  • Mars2020: Perseverance è partito in direzione Marte!
    31 luglio 2020
    Alle 13:50 (ora italiana) di Giovedì 30 luglio, il rover Perseverance è partito a bordo di un razzo Atlas V in direzione Marte. Dopo le varie operazioni che hanno portato il veicolo spaziale in orbita di parcheggio, la navicella spaziale è stata sganciata verso il Pianeta Rosso.
  • Curiosity: trovati indizi di antico ghiaccio marziano sepolto nelle rocce
    25 maggio 2020
    Studiando gli elementi chimici presenti oggi su Marte, inclusi carbonio e ossigeno, gli scienziati possono ricostruire la storia di un pianeta che una volta aveva le condizioni necessarie per sostenere la vita. Utilizzando il rover Curiosity della NASA, gli scienziati hanno trovato prove dell'esistenza di laghi di lunga durata e hanno anche scavato trovando composti organici e elementi chimici della vita.
  • Mars 2020: la scelta delle rocce da riportare sulla Terra
    06 aprile 2020
    Se fosse possibile riportare qualcosa da Marte sulla Terra, cosa sceglieresti? Questa domanda è divenuta realtà: l'ESA ha aperto una chiamata per cercare scienziati da inviare a un team della NASA che lavora per determinare quali campioni marziani dovrebbero essere raccolti e archiviati dal rover Perseverance che sarà lanciato in estate.
  • Perseverance: tutto pronto per il lancio
    18 giugno 2020
    La superficie del Pianeta Rosso è stata visitata sinora da otto veicoli spaziali della NASA. Il rover Perseverance sarà il nono e il primo che includerà una raccolta campioni di Marte per un futuro ritorno sulla Terra.