Una nueva técnica de teledetección podría poner de relieve un mineral planetario clave

Unos científicos planetarios de la Universidad de Brown han desarrollado un nuevo método de teledetección para estudiar el olivino, un mineral que podría ayudar a los científicos a comprender la evolución temprana de la Luna, Marte y otros cuerpos planetarios.

"Se entiende que el olivino es un componente importante en el interior de los planetas rocosos", dijo Christopher Kremer, candidato a doctorado en la Universidad de Brown y autor principal de un nuevo artículo que describe el trabajo. "Es un constituyente primario del manto de la Tierra, y ha sido detectado en las superficies de la Luna y Marte, en depósitos volcánicos o en cráteres de impacto que traen material del subsuelo".

Las actuales técnicas de teledetección son buenas para detectar olivino desde la órbita, dice Kremer, pero a los científicos les gustaría hacer algo más que detectarlo. Les gustaría ser capaces de aprender más sobre su composición química. Todos los olivinos tienen silicio y oxígeno, pero algunos son ricos en hierro mientras que otros tienen mucho magnesio.

"La composición nos dice algo sobre el ambiente en el que se formaron los minerales, particularmente la temperatura", dijo Kremer. "Las temperaturas más altas durante la formación producen más magnesio, mientras que las temperaturas más bajas producen más hierro. Ser capaz de desentrañar esas composiciones podría decirnos algo sobre cómo los interiores de estos cuerpos planetarios han evolucionado desde su formación".

Para averiguar si podría haber una manera de ver esa composición usando teledetección, Kremer trabajó con los profesores de Brown, Carlé Pieters y Jack Mustard, así como con montañas de datos del Laboratorio de Experimentos de Reflexión de Keck/NASA (RELAB), que se encuentra en Brown.

El pico de una montaña en el centro del cráter Copérnico de la Luna tiene abundancia de olivino, un mineral que puede ayudar a los científicos a entender la evolución interna de los cuerpos planetarios. Una nueva técnica desarrollada por investigadores de la Universidad de Brown puede ayudar a estudiar el olivino a distancia. (Foto: NASA/GSFC/Arizona State University)

Un método que los investigadores usan para estudiar las rocas de otros cuerpos planetarios es la espectroscopia. Elementos o compuestos particulares reflejan o absorben diferentes longitudes de onda de luz en varios grados. Observando los espectros de luz que las rocas reflejan, los científicos pueden tener una idea de qué compuestos están presentes. RELAB realiza mediciones espectrales de alta precisión de muestras cuya composición ya está determinada mediante otras técnicas de laboratorio. De esta manera, el laboratorio proporciona una verdad fundamental para interpretar las mediciones espectrales tomadas por naves espaciales que miran a otros cuerpos planetarios.

Al analizar los datos de las muestras de olivino examinadas a lo largo de los años en el RELAB, Kremer encontró algo interesante escondido en una pequeña franja de longitudes de onda que pasa desapercibido para los tipos de espectroscopios que vuelan en naves espaciales orbitales.

"En las últimas décadas, ha habido mucho interés en la espectroscopia de infrarrojo cercano y en la espectroscopia de infrarrojo medio", dijo Kremer. "Pero hay un pequeño rango de longitudes de onda entre esas dos que se ha dejado de lado, y esas son las longitudes de onda que estaba mirando".

Kremer encontró que esas longitudes de onda, una banda entre las 4 y 8 micras, podía predecir la cantidad de magnesio o hierro en una muestra de olivino con una precisión de hasta un 10% del contenido real. Eso es mucho mejor de lo que se puede hacer cuando se ignoran esas longitudes de onda.

"Con los instrumentos que tenemos ahora, podríamos decir que tal vez tenemos un poco de esto o un poco de aquello", dijo Mustard. "Pero con esto somos capaces de ponerle un número, lo cual es un gran paso adelante".

Los investigadores esperan que este estudio, que se publicó en la revista Geophysical Research Letters, pueda proporcionar el impulso para construir y hacer volar un espectrómetro que capture estas longitudes de onda previamente pasadas por alto. Tal instrumento podría pagar dividendos inmediatos en la comprensión de la naturaleza de los depósitos de olivino en la superficie de la Luna, según Kremer.

"Las muestras de olivino traídas durante el programa Apolo que hemos podido estudiar aquí en la Tierra varían ampliamente en la composición de magnesio", dijo Kremer. "Pero no sabemos cómo se distribuyen esas diferentes composiciones en la Luna misma, porque no podemos ver esas composiciones espectroscópicamente. Ahí es donde entra en juego esta nueva técnica. Si pudiéramos descubrir un patrón de cómo se distribuyen esos depósitos, podría decirnos algo sobre la evolución temprana de la Luna".

También existe el potencial de lograr otros descubrimientos. El telescopio SOFIA, instalado en un avión, es uno de los pocos instrumentos no de laboratorio que puede mirar en este rango de frecuencia olvidado. La reciente detección de moléculas de agua en superficies lunares iluminadas por el sol del instrumento hizo uso de esas frecuencias.

"Eso hace que la idea de los espectrómetros espaciales que pueden ver este rango sea mucho más atractiva, tanto para el agua como para el material rocoso como el olivino", dijo Kremer. (Fuente: NCYT Amazings)