Planetológiai és Űrtudományi Munkabizottság 

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.