روشی جدید برای تحلیل خاک ماه

عمادالدین قاسمی پناه_خبرنگار

ناسا در سال1972 آخرین گروه از فضانوردان را با فضاپیمای آپولو17به‌ماه فرستاد. این فضانوردان مقداری از خاک و سنگ‌ماه را با خود به زمین آوردند تا دانشمندان بتوانند در آزمایشگاه خود در مورد سطح این سیاره مطالعاتشان را ادامه دهند. از آنجا که انسان طی 50سال اخیر به‌ماه نرفته است، هر نمونه‌ای از ‌ماه می‌تواند بسیار ارزشمند باشد. بنابراین ضروری است که حساب این نمونه‌ها را داشته باشیم. در مطالعه جدیدی که در مجله Meteoritics & Planetary Science منتشر شده است، دانشمندان روشی نوین را برای تحلیل شیمی خاک‌ماه با استفاده از یک ذره غبار ارائه کرده‌اند. به گزارش ساینس‌دیلی، تکنیک آنها می‌تواند به پژوهشگران در کشف بیشتر شرایط سطح‌ماه و شکل‌گیری منابع ارزشمند آنجا مانند آب و هلیوم کمک کند.
جنیکا گریر، نویسنده اصلی این مقاله می‌گوید: ما می‌توانیم اتم به اتم سنگ‌های منتقل شده از فضا را تحلیل کنیم.این نخستین بار است که یک نمونه قمری به این شکل مورد مطالعه قرار گرفته است. فیلیپ هک، دانشیار دانشگاه شیکاگو و یکی دیگر از پژوهشگران این مطالعه می‌گوید: ما می‌توانیم این تکنیک را در مورد نمونه‌ها به‌کار بگیریم، درحالی‌که تاکنون کسی به این شکل، مطالعه‌ای انجام نداده است. با این روش جدید شما تقریبا مطمئنید که چیز جدید یا غیرمنتظره‌ای را کشف می‌کنید. این تکنیک جدید دارای حساسیت و وضوح بالایی است و شما مواردی را پیدا می‌کنید که با روشی دیگر به یافته‌های اینچنینی نمی‌رسید. ضمن اینکه فقط از مقدار کمی از نمونه آزمایشی استفاده می‌کنید.
این تکنیک نامش برش‌نگاری کاوش اتم(APT) است و به‌طور معمول از موادی استفاده می‌شود که دانشمندان برای بهبود فرایندهای صنعتی مانند ساخت فولاد و نانوسیم‌ها از آن بهره‌می‌گیرند. توانایی این روش برای تحلیل مقادیر کم مواد، آن را به‌عنوان گزینه‌ای مناسب برای نمونه‌های قمری مطرح کرده است. نمونه‌ای که آپولو 17با خود آورد شامل 111کیلوگرم از سنگ‌ها و خاک قمری بود که پژوهشگران باید استفاده عاقلانه‌ای از آن می‌کردند. تحلیل گریر فقط نیاز به یک ذره از خاک داشت که تقریبا معادل عرض یک تار موی انسان است. او در آن ذره کوچک، ذرات متأثر از فرسایش آب‌وهوای فضا، آهن خالص، آب و هلیوم را شناسایی کرد که از طریق فعل و انفعالات خاک قمری با محیط فضا شکل گرفته بودند. استخراج این منابع ارزشمند از خاک قمری می‌تواند در آینده به فضانوردان کمک کند که فعالیت‌های خود را در کره‌ماه تقویت کنند.
گریر برای مطالعه این ذره کوچک از یک پرتو متمرکز اتم‌های شارژشده استفاده کرد تا با نوک کوچک و فوق‌العاده تیز آن سطح این ذره کوچک را بتراشد. این نوک فقط چندصد اتم عرض داشت. برای اینکه بتوانید این میزان را مقایسه کنید، باید بدانید که یک صفحه کاغذ معادل صدها هزار اتم ضخامت دارد. فیلیپ هک می‌گوید: ما می‌توانیم از اصطلاح نانوذرات در این مورد استفاده کنیم. شبیه یک نجار که چوب را شکل می‌دهد، ما این کار را در مورد مواد معدنی با مقیاس نانو انجام می‌دهیم. هنگامی که نمونه مورد آزمایش داخل کاوشگر اتم دانشگاه Northwestern بود، گریر آن را با یک لیزر جابه‌جا کرد تا اتم‌ها را یک به یک از هم جدا کند. هنگامی که اتم‌ها از نمونه خارج شدند، به یک صفحه آشکارساز برخورد کردند. عناصر سنگین‌تر مانند آهن در مقایسه با عناصر سبک‌تر مانند هیدروژن، زمان بیشتری را برای رسیدن به آشکارساز سپری کردند. با اندازه‌گیری زمان بین شلیک لیزر و زمان برخورد اتم به آشکارساز، این ابزار می‌تواند نوع اتم را تعیین کند. گریر در نهایت این داده‌ها را در3‌بعد، با استفاده از یک نقطه کدگذاری شده رنگی برای هر اتم و مولکول بازسازی کرد تا به یک نقشه سه‌بعدی از گردوغبار‌ماه در مقایس نانو دست یابد.
این نخستین بار است که دانشمندان می‌توانند نوع اتم‌ها و محل دقیق آن را در یک نمونه از خاک قمری مشاهده کنند. درحالی‌که APT یک تکنیک شناخته شده در علم مواد محسوب می‌شود، هیچ‌کس پیش از این برای نمونه‌های قمری از آن استفاده نکرده است. گریر می‌گوید: این روش فوق‌العاده‌ای برای توصیف جامع حجم کمی از نمونه‌های باارزش است.

شناسایی ذرات در ماه
تحلیل گریر فقط نیاز به یک ذره از خاک داشت که تقریبا معادل عرض یک تار موی انسان است. او در آن ذره کوچک، ذرات متأثر از فرسایش آب‌وهوای فضا، آهن خالص، آب و هلیوم را شناسایی کرد که از طریق فعل و انفعالات خاک قمری با محیط فضا شکل گرفته بودند