Gli scienziati del Southwest Research Institute hanno aumentato la velocità e la precisione di uno strumento su scala di laboratorio per determinare l'età dei campioni planetari in loco. Il team sta progressivamente miniaturizzando la Chimica, Strumento Organics and Dating Experiment (CODEX) per raggiungere una dimensione adatta a missioni di volo spaziale e lander.

"L'invecchiamento in situ è ​​un importante obiettivo scientifico identificato dal Decadal Survey for Mars and the Moon del National Research Council e dai gruppi di analisi del programma di esplorazione lunare e di Marte, entità responsabili di fornire l'input scientifico necessario per pianificare e dare priorità alle attività di esplorazione, " ha affermato il Dr. F. Scott Anderson, scienziato dello staff di SwRI, chi guida lo sviluppo del CODEX. "Fare questo in loco piuttosto che cercare di restituire i campioni sulla Terra per la valutazione può risolvere i principali dilemmi della scienza planetaria, offre enormi risparmi sui costi e migliora le opportunità per l'eventuale restituzione del campione."

CODEX sarà un po' più grande di un microonde e includerà sette laser e uno spettrometro di massa. Le misurazioni in situ affronteranno questioni fondamentali della storia del sistema solare, come quando Marte era potenzialmente abitabile. CODEX ha una precisione di ±20-80 milioni di anni, significativamente più accurati dei metodi di datazione attualmente in uso su Marte, che hanno una precisione di ± 350 milioni di anni.

"CODEX utilizza un laser ad ablazione per vaporizzare una serie di minuscoli frammenti di campioni di roccia, come quelli sulla superficie della Luna o di Marte, " ha detto Anderson, che è l'autore principale di un articolo CODEX pubblicato nel 2020. "Riconosciamo alcuni elementi direttamente da quel pennacchio di vapore, così sappiamo di cosa è fatta una roccia. Quindi gli altri laser CODEX selezionano e quantificano selettivamente l'abbondanza di tracce di rubidio radioattivo (Rb) e stronzio (Sr). Un isotopo di Rb decade in Sr in tempi noti, quindi misurando sia Rb che Sr, possiamo determinare quanto tempo è passato dalla formazione della roccia."

Mentre la radioattività è una tecnica standard per datare i campioni sulla Terra, pochi altri luoghi del sistema solare sono stati datati in questo modo. Anziché, gli scienziati hanno ampiamente vincolato la cronologia del sistema solare interno contando i crateri da impatto sulle superfici planetarie.

"L'idea alla base della datazione dei crateri è semplice:più crateri, più vecchia è la superficie, "dice il dottor Jonathan Levine, un fisico alla Colgate University, che fa parte del team guidato da SwRI. "È un po' come dire che una persona si bagna più a lungo sta sotto la pioggia. È indubbiamente vero. Ma come con la pioggia che cade, non sappiamo veramente la velocità con cui i meteoriti sono caduti dal cielo. Ecco perché la datazione dei radioisotopi è così importante. Il decadimento radioattivo è un orologio che ticchetta a una velocità nota. Queste tecniche determinano accuratamente l'età delle rocce e dei minerali, permettendo agli scienziati di datare eventi come la cristallizzazione, metamorfismo e impatti."

L'ultima iterazione di CODEX è cinque volte più sensibile della sua precedente incarnazione. Questa precisione è stata in gran parte ottenuta modificando la distanza del campione dallo strumento per migliorare la qualità dei dati. Lo strumento include anche un laser pulsato ultraveloce e rapporti segnale-rumore migliorati per limitare meglio i tempi degli eventi nella storia del sistema solare.

"Stiamo miniaturizzando i componenti del CODEX per l'uso sul campo in una missione di atterraggio sulla Luna o su Marte, " ha affermato Anderson. "Sviluppare laser compatti con energie di impulso paragonabili a quelle di cui abbiamo attualmente bisogno è una sfida considerevole, sebbene cinque dei sette siano stati miniaturizzati con successo. Questi laser hanno una frequenza di ripetizione di 10 kHz, che consentirà allo strumento di acquisire dati 500 volte più velocemente rispetto all'attuale progetto ingegneristico."

Lo spettrometro di massa CODEX, gli alimentatori e l'elettronica di temporizzazione sono già abbastanza piccoli per il volo spaziale. I componenti dello strumento vengono migliorati per migliorare la robustezza, stabilità termica, resistenza alle radiazioni ed efficienza energetica per sopportare il lancio e operazioni autonome estese in ambienti alieni.

Mirando a diverse missioni future, SwRI sta sviluppando due versioni dello strumento, CODICE, che è progettato per Marte e può misurare gli elementi organici, e CDEX, che è progettato per la Luna, e non ha bisogno di misurare le sostanze organiche. I programmi della NASA Planetary Instrument Concepts for the Advancement of Solar System Observations (PICASSO) e Maturation of Instruments for Solar System Exploration (MatISSE) stanno finanziando lo sviluppo dello strumento, con il precedente supporto per CODEX/CDEX dal Planetary Instrument Definition and Development Program (PIDDP).

Il documento intitolato "Dating a Martian Meteorite with 20 Ma Precision Using a Prototype In-Situ Dating Instrument" è stato pubblicato in Scienze planetarie e spaziali il 15 giugno, 2020.