COSIMA detecta sodio y magnesio en una partícula de polvo llamada Boris

A principios de septiembre se informó que el instrumento COSIMA (COmetary Secondary Ion Mass Analyser) de la sonda Rosetta había detectado las primeras partículas de polvo. Ahora se conocen algunos resultados de los primeros análisis de su composición, como informa Martin Hilchenbach del equipo COSIMA:

COSIMA comenzó a exponer uno de sus 24 detectores en la coma interior del cometa 67P/CG en las primeras horas de la mañana del 11 de agosto de 2014 y, desde entonces, esa placa ha sido fotografiada semanalmente para detectar nuevas partículas de polvo. Sin duda, esto era recomendable incluso en una fase tan temprana de la misión, con una baja actividad del cometa, ya que las imágenes tomadas el 24 de agosto de 2014 revelaron una colección de partículas pequeñas a moderadamente grandes.

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La detección de las partículas no es el final de la historia; una vez que hemos detectado una o más partículas el siguiente paso es investigar su composición. Una de las primeras partículas a ser analizadas por COSIMA para saber su composición mineral química era la partícula que hemos apodado Boris. Ya que tenemos mucha ciencia que discutir y planificar por teléfono, ponerle nombre a características o partículas es esencial para la comunicación dentro del equipo COSIMA. Pero, mientras algunos miembros del equipo estaban al principio muy emocionados de tener una partícula cometaria “personal”, muy pronto se dieron cuenta de que había un pequeño añadido: para obtener un primer indicio de la composición química, teníamos que disparar iones de indio a la partícula … así que COSIMA recientemente le disparó a Boris y mientras que el análisis completo de este “incidente” aún está pendiente, nos gustaría compartir los primeros resultados y explicar cómo se logró.

COSIMA es un espectrómetro de masas de iones secundarios en vuelo equipado con un cañón de iones primario (PIBS), colectores de polvo, un microscopio óptico (COSISCOPE) para obtener de imágenes de partículas y su ubicación, y un robot (TMU) para mover el objetivo por las diferentes estaciones del instrumento (exposición, obtención de imagen, análisis, almacenamiento, calentamiento, limpieza).


PIBS es un subsistema esencial de COSIMA. Fue desarrollado por el Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement et de l’Espace (LPC2E en el CNRS / Université d’Orléans, Francia). Las dos fuentes de indio-115 fueron proporcionadas por equipos austríacos de Seibersdorf (OFZS) y Graz (IWF). Imagen cortesía de C. BRIOIS

Para realizar el análisis químico, PIBS se centra en las regiones de interés sobre la placa del detector – sea para una medición de la emisión de fondo o para analizar las posibles partículas cometarias (como Boris). Un haz de iones primario de indio-115, de unos 50 µm de diámetro, rocía el área seleccionada con el fin de extraer los iones secundarios impelidos desde la misma. Invirtiendo la polaridad de los potenciales del espectrómetro de masas, COSIMA es capaz de recoger iones secundarios positivos o negativos. Estos iones son acelerados por un campo eléctrico fuera de la partícula y se clasifican de acuerdo con su velocidad. Luego se cuentan uno por uno los iones por el detector de iones de acuerdo con su tiempo de llegada, con una precisión de alrededor de 2 ns. El tiempo que tarda un ion en golpear la placa nos permite calcular su masa, porque los iones más ligeros llegan primero y los iones más pesados ​​llegan más tarde. Cuando trazamos el espectro de masas por carga de los iones podemos ver claramente la composición química de las superficies de las partículas.

El concepto de la óptica iónica del PIBS es sofisticado y único. Cuando opera PIBS podemos seleccionar uno de los dos emisores de iones primarios redundantes. Además, se puede realizar el análisis de la muestra con un pequeño punto del haz de iones y pulsos de iones muy cortos o la limpieza de superficie de un área más grande con un haz continuo. Pero el haz de iones primario no se obtiene simplemente encendiendo y apagando el PIBS. En lugar de ello, tiene que ser pulsada para rociar suavemente la superficie de la muestra. Para crear el “spray” los iones de indio generados por la fuente emisora ​​pasan a través de un sistema de corte y agrupación. El cortador crea un paquete de haces cortando el haz en 48 haces de ns, cada uno de los cuales a continuación es comprimido por el agrupador para proporcionar un haz de pulsos de 3 ns de alrededor de 2000 iones, todos en fase, en la muestra.

Tuvimos que medir el rendimiento de iones secundarios del detector para entender el “fondo de señal” de la placa. Luego “’disparamos” contra Boris con el haz de indio-115 y recogimos los iones secundarios expulsados de la partícula (Por cierto, ¡no es una tarea fácil golpear un punto de 30-50 micras a 3 Unidades Astronómicas de tu oficina …!)

Estos primeros resultados muestran que entre los componentes de la partícula son magnesio y sodio. Dado que el 95 por ciento de los minerales observados en los cometas conocidos parecen ser olivino y piroxenos-que contienen gran cantidad de magnesio-la detección de este elemento no es una gran sorpresa. Sin embargo, la búsqueda de sodio en la partícula de polvo, en fase de mineral refractario, ha despertado nuestro interés considerablemente.

Las comas y las colas de otros cometas se sabe que contienen sodio; se observó en las muestras de polvo obtenidas del cometa Wild 2 por la misión Stardust de la NASA, y un ejemplo destacado fue también la cola de sodio del cometa Hale-Bopp, que sobrevoló el Sol en abril de 1997 y que se pudo ver en el cielo nocturno por muchas semanas. Pero no se había observado ni sodio ni magnesio en las partículas de polvo del cometa 67P/C-G antes de obtener muestras de la coma interior. Pero nuestra partícula de polvo Boris mostró claramente picos de sodio y magnesio en los espectros de masas de iones secundarios que obtuvimos.

La siguiente tarea para nuestro equipo es localizar la fuente del sodio, es decir, tratar de identificar in situ las partículas de polvo que contienen sodio.

Fuente:

http://blogs.esa.int/rosetta/2014/10/29/cosima-detects-sodium-and-magnesium-in-a-dust-grain-called-boris/

Traducción: Alberto Anunziato (Paraná, Argentina). “Colaborador” de la Sección Cometas.

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Acerca de Luis Mansilla

Espacio dedicado al estudio y observación de estos Cuerpos Menores del Sistema Solar.

Publicado el 02/11/2014 en Comet News, cometas, comets, Noticias cometarias. Añade a favoritos el enlace permanente. Comentarios desactivados en COSIMA detecta sodio y magnesio en una partícula de polvo llamada Boris.

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