Ученые помогают восстановить газы из капсулы времени Moon Rock

Ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе помогают извлекать газы из контейнера с лунным грунтом, который астронавты собрали и запечатали в вакууме на поверхности Луны в 1972 году. Эти усилия являются частью инициативы НАСА по анализу образцов нового поколения Аполлона (ANGSA). .

Астронавты Аполлона-17 Харрисон Шмитт и Юджин Сернан собрали образец на месте древнего оползня в лунной долине Таурус-Литтроу. Астронавты использовали буровое устройство, чтобы выкопать столб лунного реголита — грубую смесь пыли, почвы и битого камня с поверхности Луны — и запечатали его в контейнере. Вернувшись на Землю, НАСА аккуратно поместило контейнер в лунное хранилище в Космическом центре Джонсона НАСА, где он остался в первозданном состоянии, практически нетронутым до сих пор.

«Последние 50 лет лунное ядро ​​было заключено в вакуумный контейнер для образца ядра, который затем был заключен во внешний вакуумный контейнер», — сказал Алекс Мешик, профессор физики в области искусств и наук и научный сотрудник Университета Макдоннелла. Центр космических наук. «Они были сложены вместе, почти как матрешки».

Контейнеры помещали в два герметичных тефлоновых мешка и хранили в перчаточном боксе с азотом в хранилище. детский клуб франшиза

Взломать контейнеры, как это сделали Мешик и его сотрудники в прошлом месяце, было непросто. Ученые должны были иметь возможность идентифицировать первоначальную химическую сигнатуру каждой частички газа, которая могла находиться в контейнерах. Это включает в себя лунный газ, который мог быть захвачен в то время, когда лунный реголит был собран на поверхности Луны, а также любые другие газы, которые могли просочиться из горных пород в течение последующих десятилетий хранения.

«Идеального вакуумного уплотнения не существует, — сказал Мешик. «Не было никакого способа узнать, как повели себя вакуумные уплотнения на контейнерах через 50 лет. Вакуум держали? Насколько сильно они протекали? Основной задачей при создании системы извлечения было предусмотреть все возможные сценарии, чтобы мы были готовы к любому результату.

«В связи с этим наш аппарат был разработан таким образом, чтобы он мог выполнять не одну единственную экстракцию газа, а несколько экстракций разных объемов в разных условиях», — сказал он.

«Чтобы помочь нам принимать обоснованные решения во время этих извлечений, мы включили в аппарат масс-спектрометр для анализа состава газа в режиме реального времени и три высокоточных емкостных манометра для неразрушающих и газонезависимых измерений давления», — сказал Мешик.

Мешик руководил проектированием и строительством вытяжного коллектора при поддержке Ольги Правдивцевой, доцента кафедры физики, и Риты Параи, доцента кафедры наук о Земле и планетах Вашингтонского университета. Трое ученых получили международное признание за свои высокоточные анализы благородных газов земных и внеземных материалов из различных тел Солнечной системы, включая само Солнце (миссия Genesis) и космическую пыль (миссия Stardust).

Райан Зейглер, куратор образцов программы «Аполлон» НАСА и выпускник Вашингтонского университета, получил, а также помог протестировать аппарат в Космическом центре Джонсона.

«Пятьдесят лет назад, когда эти образцы были собраны, ученые НАСА предусмотрительно внедрили процедуры курирования, которые обеспечат будущим поколениям доступ к нетронутым образцам, когда станут доступны новые аналитические методы и процедуры и будут заданы новые научные вопросы». сказал Брэд Джоллифф, профессор наук о Земле и планетах Скотта Рудольфа и директор Центра космических наук Макдоннелла.

«В Вашингтонском университете у нас есть несколько передовых лабораторий, изучающих различные аспекты этих драгоценных образцов и проверяющих гипотезы об их происхождении и о том, как они вписываются в современный контекст планетарной науки», — сказал Джоллифф, который является ведущим исследователем в Вашингтоне. University в своей команде ANGSA, которую возглавляет Университет Нью-Мексико.

«Исследования инертных газов являются отличным примером, поскольку они содержат не только много информации о современной имплантации материала с Солнца на поверхность Луны, но и о самом происхождении Луны четыре с половиной миллиарда лет назад. Оставайтесь с нами, впереди интересные результаты!»

Предварительные научные результаты первоначального сбора газа будут обсуждаться на Лунной и планетарной научной конференции, которая пройдет в Хьюстоне 7-11 марта.

Лунные газы из контейнеров для хранения в настоящее время собираются с помощью устройства экстракционного коллектора. После того, как газы, попавшие в контейнеры, будут собраны, команда планирует позволить другим газам медленно диффундировать из самих лунных пород. Затем НАСА отправит газы в выбранные лаборатории в США и Европе, специализирующиеся на высокоточном анализе кислорода, азота, благородных газов и органических веществ, в том числе в Вашингтонский университет.

«Одним из важных признаков 73001 (идентификатор НАСА для конкретного образца лунного реголита Аполлона-17) заключается в том, что он был взят на глубине, которая всегда была ниже точки замерзания воды», — отметил Джоллифф. «Таким образом, мысль заключалась в том, что она может сохранить больше летучих веществ, чем верхняя часть, которая подвергалась большему воздействию дневного нагрева и охлаждения».

Как физик-экспериментатор Мешик имеет опыт работы с высоковакуумным оборудованием и изотопной масс-спектрометрией, который восходит к его университетским годам в России, затем в Институте ядерной физики им. Макса Планка в Гейдельберге, Германия, и, наконец, в Вашингтонском университете.

Он поделился личным мнением о многочасовом кропотливом труде, потраченном на сборку экстракционного устройства, со своей женой и частым соавтором Правдивцевой:

«Строительство аппарата пришлось на пик ограничений COVID, когда нам приходилось соблюдать дистанцию ​​в шесть футов между членами команды и большую часть времени работать из дома», — сказал Мешик. «Мы ограничивались только мгновенными контактами на открытом воздухе с нашими коллегами из EPS. Между тем, строительство требовало более двух рук. К счастью, ограничения не распространялись на супружеские пары. Так этот аппарат стал нашим семейным бизнесом».