Veszprémi Akadémiai Bizottság
Planetary and Space Science Working Group
A MUNKABIZOTTSÁG TUDOMÁNYOS TEVÉKENYSÉGÉNEK
RÖVID BEMUTATÁSA
KATÓDLUMESZCENCIA ALAKALMAZÁSA A MARSI ÉLET KUTATÁSÁBAN
Módszer
A mintát érő nagy energiájú elektronok bombázása
fényt gerjeszt a látható színképtartományban.
Ezt a jelenséget nevezzük katódlumineszcenciának.
A kibocsátott fényt felhasználva a minta felületének
leképzésére információt nyerhetünk
azokról a rekombinációs centrumokról, amelyek
a fénykibocsátás szempontjából játszanak
fontos szerepet. Ez kétféle mechanizmussal valósulhat
meg: enyhén adalékolt anyagokban az elektron a vezetési
sávból ugrik a vegyértéksávba, míg
az erősebben adalékoltakban egy donornívóról
a vegyértéksávba való ugrás a valószínűbb.
A geológia, geokémia, valamint az ásvány-és
kőzettan szempontjából a kristályrácsbeli eltérések
és a kettő ill. három vegyértékű ionok (Mn2+,
Dy3+) szolgáltatják a rekombinációs elektroncsapdákat
a fényemisszióhoz. A kibocsátott fényt ugyanúgy
használhatjuk kép készítésére,
mint a szekunder vagy a visszaszórt elektronokat. A fény fotóelektron-sokszorozóval
detektálható, majd a kapott jellel, erősítés
után, a pásztázó elektronmikroszkóp megfigyelő-képernyőjének
fényességét moduláljuk.
A tudományos együttműködés előzményei
A legutóbbi kőzetelemzések a Mars különböző
területeiről, olyan evaporitok és karbonátok jelenlétét
mutatták ki, amelyek az egykori víz jelenlétére
utalnak. Az elképzelések szerint ezek a kőzetek kiváló
lehetőséget kínálnak a mikrobiológiai szervezetek
fosszilizációjához, ahogy Földünk fejlődéstörténetében
végig kísérhető. Ezért a nagy felbontóképességű
katódlumineszcens képek -már akár a nanométer
szintjén is- részletes információkkal szolgálhatnak
nem csak a szerves anyag egykori vagy jelenlegi jelenlétéről,
hanem a közvetlen környezetükről is. Mindemellett, a katódlumineszcens
képek elemzésén kívül, az elektromágneses
spektrum készítésére-akár párhuzamosan
a képekkel- is lehetőség nyílik, amely a fentiekből
kiindulva a kémiai összetételre is kellő mennyiségű
adatot szolgál. Az eddigi eszközök (pl. Mössbauer-és
infravörös spektroszkóp, XRF, etc.) az itt említett
technikai kombinációt nem tudták ellátni. Ezért
a NASA JPL intézete elhatározta, hogy az -asztrobiológiai
szempontokat is figyelembe véve- olyan KL-detektort fog kifejleszteni,
ami az életkutatásához elengedhetetlenül szükség
lenne. Első technikai lépéseket a Prof. Dr. Jaroslava Z. Wilcox
által vezetett kutatócsoport tette meg a JPL-ben, Pasadenaban.
Első alkalommal olyan KL-eszközt sikerült kifejleszteniük,
amely az un. in-situ, vagyis a helyi kőzettani viszonyokat a helyszínen
képes kutatni és analizálni.
A külföldi partner címe:
Dr. Jaroslava Z. Wilcox, Ing. Ph.D.
Senior Technical Stuff Member at the In-situ Instruments and Systems Development
Section,
JPL, Pasadena, CA 91109, M/S 302-231,
Phone: +818-354-3556, Fax: + 818-393-4540
E-mail: Jaroslava.Z.Wilcox@jpl.nasa.gov
A feladatok menetrendje
A feladatok időbeli végre hajtása a 2006-os
évtől 2010-ig készült el, éves lebontásban:
2006: A marsi meteoritok és a földi kőzetek
(mint analógiák) katódlumineszcens képeinek és
spektrumainak kiértékelése, mely a későbbi adatbázis
fontos részét képeznék. Az EETA 79001 marsi meteorit
(egyetlen ismert foszfát és karbonát granulátumok
marsi meteoritokon) szisztematikus spektroszkópiai (IR, KL, Raman,
etc.) és mikroszkópiai (SEM, TEM) elemzése.
2007: A földi analógia és a marsi meteoritok
mikrobiológiai elemzése és katódlumineszcens
sajátosságai.
2008: A vas problematikája a KL-technológiai
hátterében és ennek természetes valamint laboratóriumi
kísérletei. A felépített műszer tesztelése.
A fent említett műszeres vizsgálatok a japán Okayama
University of Science, Dept. of Applied Physics intézetében
kerülnek majd sorra.
Várható szakmai-elméleti-gyakorlati haszon
A kutatás eredményeiből következtetéseket
vonhatunk le a kiválasztott marsi kőzetek és ásványok
keletkezésének körülményeiről és az
esetleges életfejlődés szakaszairól is. A pásztázó-elektronmikroszkópiai
felvételek valamint a katódlumineszcens spektrumok bővebb információt
nyújtanak olyan bonyolult kémiai vagy fizikai folyamatokról,
amelyeket más módszerekkel nem lehet vizsgálni. Így
teljesebb képet kaphatunk az élet megjelenésének
lehetőségeiről más bolygókon is. Ezen keresztül
jobban megérthetjük a földi élet kialakulását
is. Az elméleti haszon mellet, kiemelendő a KL alkalmazhatósága
a kőolaj-, érc-, és nemesfémkutatásokban is.
A tudományos eredményeket külföldi és hazai
szakmai fórumokon kívánjuk ismertetni, és referált
folyóiratokban közölni.
A csoport 2006-os évre tervezett tudományos tevékenysége
Március: Részvétel a 37. Lunar and Planetary Science
Conference (LPSC), Houston, Egyesült Államok. Az első munkabizottsági
találkozó megszervezése.
Április: Javaslatok kidolgozása a Phoenix
leszállóhelyének kijelölésére.
Május: A Phoenix leszállóhelyének kijelölésére
tett javaslatok ismertetése Phoenix konferencián, Pasadenaban,
California (2006 május 31.-június 02.)- „First Landing Site
Workshop for the 2009 Mars Science Laboratory (MSL) rover mission to Mars”
Június: Részvétel a „National Intsitute of Polar Research
(NIPR, Tokyo)” konferenciáján. A marsi meteoritminták
katódlumineszcens sajátosságainak kutatása az
Okayamai Tudományegyetemen.
Július-Augusztus: Részvétel a COSPAR pekingi kongresszusán,
ahol egy katódlumineszcens detektor marsi működési vázlatát
kívánjuk bemutatni. Részvétel a zürichi
the Meteoritical Society’s Meetingen” is. A marsi meteoritok Magyarországra
való szállítása.
Október: Prof. Conel Alexander meghívása az Űrnapra.
November: I. Kozmokémiai, Asztrobiológiai és Planetológiai
Ankét megszervezése Budapesten.
Egyéb tudományos feladatok
Csoportunk aktívan bekapcsolódik a földi
impakt kráterek kutatásába. Itt lehetőség nyílik
az esetleges hazai impaktszerkezetek feltárására is.
Az asztrobiológiai szempontokat figyelembe véve, mintaterületeket
és analóg mintavételi helyeket kívánunk
feltárni főleg, Magyarországon.