Curiosity kan weer iets nieuws toevoegen aan de lijst van dingen die nog nooit eerder gedaan zijn. We begonnen natuurlijk al met zijn spectaculaire landing, die Curiosity ook nog eens zelf wist te fotograferen en die gefotografeerd werd vanuit een van de satellieten rond Mars. Dat waren er al drie. Toen natuurlijk de laser, een kunstje dat nog nooit eerder op Mars was vertoond. En dan is het nu tijd voor de eerste röntgendiffractiemeting ooit op een andere planeet.Een leuk bijkomend detail is dat het dit jaar 100 jaar geleden is dat er voor het een röntgendiffractiemeting werd gedaan. Mooie manier om die eeuw te vieren dus.
Dit wordt wederom een wat technisch blog. Voorlopig moeten we het doen met hier en daar een meting, waarmee we nog geen grote doorbraken kunnen melden. Om een goed beeld te krijgen van de Gale krater en de hieruit voortkomende nieuwe inzichten over Mars, moeten we veel meer gegevens verzamelen dan er tot nu toe zijn. Dit geeft mij wel mooi even de gelegenheid om uit te leggen hoe alle instrumenten precies werken en wat voor data er nou eigenlijk binnenkomen.
Röntgendiffractie
Deze keer dus over röntgendiffractie en het CheMin (“Chemistry and Mineralogy”) instrument op Curiosity. CheMin is een röntgendiffractometer die de mineralogische samenstelling van stenen analyseert.
Er zijn twee soorten materialen in stenen – amorf en kristallijn. Heel simpel gezegd houdt amorf in dat de elementen ongeorganiseerd aan elkaar vast zitten, terwijl ze bij een kristallijne structuur (een mineraal) terugkerende patronen vormen.
Als je nu röntgenstraling op een verpoederde steen straalt, wordt dat verstrooid. Die verstrooide straling wordt vervolgens opgevangen met een detector. Het patroon op de detector wordt bepaald door de structuur van de amorfe en kristallijne materialen in de steen. Deze materialen zijn op hun beurt weer opgebouwd uit elementen uit het periodiek systeem. Keukenzout (natriumchloride), bijvoorbeeld, is een mineraal dat is opgebouwd uit de elementen natrium en chloor. Omdat elk materiaal een eigen patroon heeft, kunnen we uit het patroon op de detector indirect de elementen afleiden waaruit het mineraal is opgebouwd.
CheMin
Hoe werkt CheMin precies? De arm van Curiosity strooit heel fijn gemalen steenpoeder in het instrument. Dit poeder komt vervolgens terecht in een cirkelvormige houdertje, dat röntgenstraling doorlaat. Vervolgens wordt het poeder bestraald met de röntgenstraling. Tijdens deze bestraling wordt het houdertje heel snel getrild (2000 trillingen per seconde) om te zorgen dat het poeder blijft bewegen en alle deeltjes door de röntgenstraal beschenen zijn. Dit is heel mooi te zien in dit filmpje.
Het verstrooide röntgenpatroon is te zien op deze figuur. Met behulp van een aantal berekeningen kan hieruit de samenstelling van het poeder bepaald worden.
Wat heeft CheMin gemeten?
Het zand waaruit dit monster is genomen is een mengsel van lokaal gevormd zand en zand dat door de enorme stofstormen die op Mars kunnen woeden is aan komen waaien. Uit de eerste analyses is gebleken dat het poeder voor de ene helft bestaat uit basaltmineralen zoals veldspaten, pyroxenen en olivijn, en voor de andere helft uit amorf vulkanisch glas. Dit is precies wat we verwachtten te vinden in het zand op Mars.
Hiermee heeft CheMin laten zien dat hij prima functioneert en ook onze huidige aannames over zand op Mars bevestigd. Weer een stukje gelegd in de Gale puzzel.
Inge Loes ten Kate is onderzoekster aan de Universiteit van Utrecht en is sinds zes jaar betrokken bij de ontwikkeling van de Marsverkenner Curiosity. Zij houdt voor de NOS een blog bij over de verkenningstocht van de Marswagen.
Bron: NOS