Un gruppo di ricerca dell'Università di Malaga ha convalidato l'uso di un sistema per il rilevamento più accurato dei composti nelle rocce fondendo diversi tipi di dati ottenuti con la stessa tecnologia laser che fornisce informazioni immediate da piccoli campioni. La ricerca è stata condotta in laboratorio simulando le condizioni atmosferiche della Terra e di Marte.

La tecnologia utilizzata per migliorare la definizione della composizione atomica delle rocce, nota come spettroscopia di rottura indotta da laser (LIBS), consiste nell'emissione di un raggio di luce che trasforma lo stato della materia da solido a plasma. In appena un milionesimo di secondo, il sistema cattura l'emissione degli elementi che compongono il campione.

Contemporaneamente al cambiamento di materia, dalla detonazione del minerale si origina un'onda acustica. Gli esperti coinvolti in questo studio hanno fuso le informazioni spettrali e quelle fornite dalla propagazione del suono per ottenere dati più affidabili. Nell'articolo "LIBS-Acoustic Mid-Level Fusion Scheme for Mineral Differentiation under Terrestrial and Martian Atmospheric Conditions" pubblicato sulla rivista Analytical Chemistry , questi esperti confermano che questo modello per l'analisi dei materiali consente di ottenere una migliore definizione dei composti in minor tempo e su una scala di analisi prossima all'attogramma, ovvero una quantità di massa equivalente a quella di un virus.

Rispetto ai risultati ottenuti con LIBS o con il dataset acustico separatamente, i risultati forniti dal nuovo sistema migliorano le informazioni rispettivamente dal 90% e 77% al 92% per le condizioni atmosferiche terrestri e dall'85% e 81% all'89% per Marte.

In altre parole, il nuovo sistema riesce a migliorare i risultati dell'analisi includendo i dati acustici dell'intervento laser da un campione molto piccolo e in tempo reale. "Dimostriamo per la prima volta che l'onda acustica generata dal laser sul campione può essere utilizzata per creare un descrittore statistico e per migliorare la capacità di LIBS per la differenziazione delle rocce", Javier Laserna, ricercatore presso l'Università di Malaga e uno degli autori dell'articolo, racconta Fundación Descubre.

Cucina fusion con LIBS

LIBS è ampiamente utilizzato dalla comunità scientifica per determinare la composizione di rocce, minerali e suoli in diverse condizioni grazie alle sue elevate prestazioni, immediatezza e affidabilità. Tuttavia, gli esperti hanno fatto un ulteriore passo avanti valutando simultaneamente l'input di risposta acustica fornito dai plasmi indotti dal laser. In questo modo sono in grado di identificare i campioni geologici in modo molto più accurato.

Nello specifico, i ricercatori hanno selezionato due gruppi di minerali, sei ricchi di ferro e sei ricchi di calcio. L'ipotesi iniziale era che la composizione elementare dovesse generare spettri LIBS molto simili all'interno di ciascun gruppo. Questi elementi sono abbondanti nel sistema solare e sono stati rilevati sia nei meteoriti di origine marziana che nei materiali analizzati sul pianeta stesso.

Il calcio in particolare è uno dei componenti principali della formazione rocciosa e la sua presenza e disposizione fornisce informazioni rilevanti per lo studio dell'origine dei pianeti Mercurio, Venere, Terra e Marte.

Il processo per ottenere i dati LIBS e le risposte acustiche è ottenuto dallo stesso test, che consiste nell'applicare un laser al campione. Tuttavia, le informazioni che forniscono sono completamente diverse. In LIBS, il segnale proviene principalmente da atomi che hanno subito un processo di frammentazione, atomizzazione, ionizzazione ed eccitazione. In altre parole, la materia si trasforma in plasma e gli atomi sono resi disponibili per l'analisi. Nel caso dell'informazione acustica, l'onda è generata dall'espansione del plasma nell'atmosfera. Pertanto, la combinazione dei due fornisce informazioni complementari per estrarre nuovi dati che identificano più chiaramente i diversi elementi e la loro disposizione.

Questo modello potrebbe essere di grande interesse per l'analisi di materiali in ambienti complessi, ad esempio quelli effettuati in altre atmosfere, come le esplorazioni di Marte oa grandi profondità oceaniche. Gli esperti stanno proseguendo gli studi per migliorare l'implementazione di questa tecnica in ambienti aperti, poiché la presenza di echi o interferenze può alterare il segnale acustico e modificarne i valori. Hanno anche in programma di migliorare i dati ottenuti nell'atmosfera di Marte utilizzando microfoni più sensibili. + Esplora ulteriormente

Innovazione per la spettroscopia di rottura indotta da laser