Una nuova tecnica per determinare l’età aprirà una nuova era della scienza planetaria, affermano i ricercatori

Si prevede che il prossimo decennio porterà una vera manna per la scienza dei pianeti: sono previste missioni spaziali per riportare campioni di roccia dalla luna, da Marte, dalla luna marziana di Phobos e da un asteroide primitivo. E gli scienziati affermano che esiste una nuova tecnica per determinare l’età di rocce, meteoriti e persino manufatti, che potrebbe aiutare ad aprire una nuova era di scoperte.

Un gruppo con l’Università di Chicago e il Field Museum of Natural History ha testato uno strumento realizzato da Thermo Fisher Scientific su un pezzo di meteorite marziano soprannominato “Black Beauty” ed è stato in grado di datarlo in modo rapido e preciso sondandolo con un minuscolo laser raggio: un miglioramento significativo rispetto alle tecniche precedenti, che richiedevano molto più lavoro e distruggevano parti del campione.

“Siamo molto entusiasti di questo studio dimostrativo, poiché pensiamo che saremo in grado di utilizzare lo stesso approccio per datare le rocce che verranno restituite da più missioni spaziali in futuro”, ha affermato Nicolas Dauphas, professore di scienze geofisiche Louis Block presso l’Università di Chicago e primo autore di uno studio che espone i risultati. “Il prossimo decennio sarà strabiliante in termini di esplorazione planetaria”.

roccia dei secoli

Gli scienziati hanno utilizzato gli isotopi per stimare l’età degli esemplari per più di un secolo. Questo metodo sfrutta il fatto che alcuni tipi di elementi sono instabili e si trasformeranno lentamente in altri tipi a una velocità lenta e prevedibile. In questo caso, gli scienziati sfruttano il fatto che il rubidio-87 si trasformerà in stronzio-87, quindi più vecchia è la roccia, più stronzio-87 avrà.

La datazione al rubidio può essere utilizzata per determinare l’età di rocce e oggetti che hanno miliardi di anni; è ampiamente utilizzato per capire come si sono formati la luna, la Terra e il sistema solare, per comprendere il sistema idraulico del magma sotto i vulcani e per tracciare la migrazione umana e i commerci in archeologia.

In precedenza, tuttavia, il modo per effettuare questa misurazione richiedeva settimane e distruggeva parte del campione.

Per eseguire questi test con il metodo convenzionale, “prendete il vostro pezzo di roccia, lo schiacciate con un martello, sciogliete i minerali con sostanze chimiche e utilizzate uno speciale laboratorio ultra-pulito per elaborarli, quindi lo portate a uno spettrometro di massa per misurare gli isotopi”, ha spiegato la coautrice dello studio Maria Valdes, ricercatrice post-dottorato presso il Robert A. Pritzker Center for Meteoritics and Polar Studies presso il Field Museum of Natural History.

Ma Thermo Fisher Scientific ha sviluppato una nuova macchina che prometteva di ridurre significativamente il tempo, la tossicità e la quantità di campione distrutta durante il processo. Utilizza un laser per vaporizzare una minuscola porzione del campione (il foro creato ha le dimensioni di un singolo capello umano) e quindi analizza gli atomi di rubidio e stronzio con uno spettrometro di massa che utilizza i nuovi progressi tecnologici per misurare in modo pulito gli isotopi di stronzio.


Dauphas, Valdes e molti altri collaboratori volevano testare la nuova tecnica e avevano un candidato perfetto: un pezzo di meteorite atterrato sulla Terra da Marte.

Questo particolare meteorite è soprannominato “Black Beauty” per il suo splendido colore scuro. È punteggiato da frammenti più chiari che rappresentano rocce ancora più antiche incastonate nella roccia.

Tuttavia, questi frammenti furono arrotolati in un’altra roccia ad un certo punto molto più tardi durante la storia di Marte. è un po’ come quando si cuociono i biscotti, spiega Valdes; le gocce di cioccolato e le noci sono state fatte in tempi e luoghi diversi, ma tutti i componenti si uniscono quando cuoci il biscotto.

Gli scienziati vogliono conoscere l’età di tutto di questi passaggi lungo il percorso, perché la composizione di ogni set racconta loro come erano le condizioni su Marte in quel momento, inclusa la composizione dell’atmosfera e l’attività vulcanica sulla superficie. Possono usare queste informazioni per mettere insieme una linea temporale di Marte.

Tuttavia, finora, parti della storia sono state contestate; Diversi studi avevano restituito risposte diverse per l’epoca in cui tutti i componenti di Black Beauty si sono uniti e hanno formato una roccia, quindi gli scienziati hanno pensato che il meteorite sarebbe stato un candidato perfetto per testare le capacità della nuova tecnica. Hanno portato un campione di Black Beauty in Germania per provarlo.

Nel giro di poche ore anziché di settimane, lo strumento ha restituito la sua risposta: 2,2 miliardi di anni. La squadra pensa che questo rappresenti il ​​momento in cui si è fuso nella sua forma finale.


Inoltre, per eseguire il test, gli scienziati sono stati in grado di posizionare l’intero pezzo di meteorite nella macchina e quindi selezionare con precisione un minuscolo sito per testare l’età. “Questo è stato uno strumento particolarmente buono per risolvere questa controversia”, ha affermato Daupas. “Quando si scheggia un pezzo di roccia per testare alla vecchia maniera, è possibile che vengano mescolati altri frammenti, il che potrebbe influire sui risultati. Non abbiamo questo problema con la nuova macchina”.

La tecnica potrebbe essere estremamente utile in molti campi, ma Dauphas e Valdes sono particolarmente interessati ad essa per comprendere tutto, dalla storia dell’acqua sulla superficie di Marte a come si è formato il sistema solare stesso.

Nel prossimo decennio, gli scienziati si aspettano una miniera d’oro di nuovi campioni da luoghi diversi dalla Terra. Gli Stati Uniti e la Cina stanno pianificando nuove missioni sulla luna; una missione per intercettare un asteroide chiamato Bennu atterrerà nel 2023 con carichi utili di terra raccolti dalla sua superficie; un’altra missione riporterà campioni dalla luna di Marte Phobos nel 2027; ed entro l’inizio degli anni ’30, la NASA spera di riportare i campioni che il rover Perseverance sta ora raccogliendo su Marte.

Con tutti questi campioni, gli scienziati si aspettano di saperne di più sui pianeti e gli asteroidi che ci circondano.

“Questo è un enorme progresso”, ha detto Dauphas. “Ci sono molti preziosi meteoriti e manufatti che non vuoi distruggere. Ciò consente di ridurre al minimo l’impatto che si ha durante l’analisi”.

Il meteorite è stato fornito dal Robert A. Pritzker Center for Meteoritics and Polar Studies del Field Museum of Natural History. Altri scienziati affiliati a UChicago sul documento includevano Timo Hopp, Zhe Zhang, Phillip Heck, Bruce LA Charlier e Andrew Davis. Gli altri coautori dello studio includevano quelli della Thermo Fisher Scientific, della Victoria University di Wellington in Nuova Zelanda, della University of California Los Angeles e della Washington University di St. Louis

Citazione: “Analisi in situ 87Rb–87Sr di campioni terrestri ed extraterrestri mediante LA-MC-ICP-MS/MS con doppio filtro Wien e tecnologie di cella di collisione” Dauphas et al, Journal of Analytical Atomic Spectrometry, ott. 10, 2022.

Finanziamenti: NASA, National Science Foundation, Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.

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