Scienziati planetari della Brown University hanno sviluppato un nuovo metodo di telerilevamento per studiare l'olivina, un minerale che potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere la prima evoluzione della Luna, Marte e altri corpi planetari.

"Si ritiene che l'olivina sia un componente importante all'interno dei pianeti rocciosi, "ha detto Christopher Kremer, un dottorato di ricerca candidato alla Brown University e autore principale di un nuovo articolo che descrive il lavoro. "È un costituente primario del mantello terrestre, ed è stato rilevato sulle superfici della Luna e di Marte in depositi vulcanici o in crateri da impatto che sollevano materiale dal sottosuolo".

Le attuali tecniche di telerilevamento sono utili per individuare l'olivina dall'orbita, Kremer dice, ma gli scienziati vorrebbero fare di più che individuarlo. Vorrebbero essere in grado di saperne di più sulla sua composizione chimica. Tutte le olivine hanno silicio e ossigeno, ma alcuni sono ricchi di ferro mentre altri hanno molto magnesio.

"La composizione ci dice qualcosa sull'ambiente in cui si sono formati i minerali, in particolare la temperatura, " ha detto Kremer. " Temperature più elevate durante la formazione producono più magnesio, mentre le temperature più basse producono più ferro. Essere in grado di estrapolare quelle composizioni potrebbe dirci qualcosa su come si sono evoluti gli interni di questi corpi planetari dalla loro formazione".

Per scoprire se potrebbe esserci un modo per vedere quella composizione usando il telerilevamento, Kremer ha lavorato con i professori Brown Carlé Pieters e Jack Mustard, così come montagne di dati dal Keck/NASA Reflectance Experiment Laboratory (RELAB), che è ospitato a Brown.

Un metodo utilizzato dai ricercatori per studiare le rocce su altri corpi planetari è la spettroscopia. Particolari elementi o composti riflettono o assorbono diverse lunghezze d'onda della luce in vari gradi. Guardando gli spettri di luce che una roccia riflette, gli scienziati possono avere un'idea di quali composti sono presenti. RELAB effettua misurazioni spettrali ad alta precisione di campioni la cui composizione è già determinata utilizzando altre tecniche di laboratorio. Facendo ciò, il laboratorio fornisce una verità fondamentale per interpretare le misurazioni spettrali prese da veicoli spaziali che osservano altri corpi planetari.

Analizzando attentamente i dati dei campioni di olivina esaminati nel corso degli anni presso RELAB, Kremer ha trovato qualcosa di interessante nascosto in una piccola fascia di lunghezze d'onda che è trascurata dai tipi di spettroscopi che volano su veicoli spaziali orbitali.

"Negli ultimi decenni, c'è stato molto interesse per la spettroscopia nel vicino infrarosso e la spettroscopia nel medio infrarosso, " ha detto Kremer. "Ma c'è una piccola gamma di lunghezze d'onda tra quei due che è stata tralasciata, e quelle sono le lunghezze d'onda che stavo guardando."

Kremer scoprì che quelle lunghezze d'onda, una banda tra 4 e 8 micron, potrebbe prevedere la quantità di magnesio o ferro in un campione di olivina entro circa il 10% del contenuto effettivo. È molto meglio di quanto si possa fare quando si ignorano quelle lunghezze d'onda.

"Con gli strumenti che abbiamo ora, potremmo dire che forse abbiamo un po' di questo o un po' di quello, " disse Mustard. "Ma con questo siamo davvero in grado di dargli un numero, che è un grande passo avanti".

I ricercatori sperano che questo studio, che è pubblicato in Lettere di ricerca geofisica , potrebbe fornire l'impulso per costruire e far volare uno spettrometro che catturi queste lunghezze d'onda precedentemente trascurate. Uno strumento del genere potrebbe dare vantaggi immediati nella comprensione della natura dei depositi di olivina sulla superficie lunare, dice Kremer.

"I campioni di olivina riportati durante il programma Apollo che siamo stati in grado di studiare qui sulla Terra variano ampiamente nella composizione del magnesio, " disse Kremer. "Ma non sappiamo come queste diverse composizioni siano distribuite sulla Luna stessa, perché non possiamo vedere quelle composizioni spettroscopicamente. È qui che entra in gioco questa nuova tecnica. Se potessimo trovare uno schema per distribuire questi depositi, potrebbe dirci qualcosa sulla prima evoluzione della Luna."

C'è il potenziale anche per altre scoperte. Il telescopio aereo SOFIA è uno dei pochi strumenti non di laboratorio in grado di guardare in questa gamma di frequenze dimenticata. Il recente rilevamento da parte dello strumento di molecole d'acqua nelle superfici lunari illuminate dal sole ha utilizzato tali frequenze.

"Ciò rende l'idea di spettrometri spaziali in grado di vedere questa gamma molto più attraente, sia per l'acqua che per materiale roccioso come l'olivina, " ha detto Kremer.