Capturas de pantalla en color de las formas exactas del polvo lunar recolectado durante la misión Apolo 11. Los científicos y colegas del NIST desarrollaron un método para medir estas nanopartículas como una introducción al estudio de sus propiedades de dispersión de luz. Fuente: E. Garboczi / NIST y A. Sharits / AFRL
La luna, como un camaleón en el cielo nocturno, a menudo cambia de apariencia. Puede parecer más grande, más brillante o más roja, por ejemplo, debido a sus fases, su ubicación en el sistema solar o el humo en la atmósfera de la Tierra. (Sin embargo, no está hecho de queso verde).
Otro factor que influye en su apariencia es el tamaño y la forma de las partículas de polvo lunar, los pequeños granos de roca que cubren la superficie de la luna. Los científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) ahora están midiendo partículas de polvo lunar más pequeñas que nunca, un paso hacia una explicación más precisa del color y brillo aparentes de la luna. Esto, a su vez, podría ayudar a mejorar el seguimiento de los patrones meteorológicos y otros fenómenos mediante cámaras satelitales que utilizan la luna como fuente de calibración.
Los investigadores y colegas del NIST desarrollaron un método sofisticado para medir la forma tridimensional exacta de 25 partículas de polvo lunar recolectadas durante la misión Apolo 11 en 1969. El equipo está formado por científicos del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, el Instituto de Ciencias Espaciales y la Universidad. de Missouri-Kansas City.
Estos científicos han estado estudiando el polvo lunar durante varios años. Pero como se informa en un nuevo artículo de la revista, ahora tienen nanomografía computarizada de rayos X (XCT), lo que les permitió estudiar la forma de partículas de hasta 400 nanómetros (mil millonésimas de metro).
El equipo de investigación desarrolló un método para medir y analizar computacionalmente cómo las partículas de polvo dan forma a la dispersión de la luz. La investigación adicional observará muchas más partículas y vinculará su forma con la dispersión de la luz de manera más clara. Los científicos están particularmente interesados en un rasgo llamado ‘albedo’, el habla de la luna que determina cuánta luz o radiación refleja.
La receta para medir las nanopartículas de la luna es complicada. Primero hay que mezclarlo con algo, como hacer una tortilla, y luego darle la vuelta a un palito durante horas como un pollo rostizado. También hay pajitas y alfileres de coser.
“El procedimiento es complicado porque es difícil obtener una partícula pequeña por sí mismo, pero para obtener buenas estadísticas es necesario medir muchas partículas porque están distribuidas aleatoriamente en tamaño y forma”, dijo Ed Garboczi, miembro del NIST.
“Debido a que son tan pequeños y solo en forma de polvo, una molécula debe separarse del resto”, continuó Garboczi. “Son demasiado pequeños para hacerse a mano, al menos no en cualquier cantidad, por lo que deben dispersarse cuidadosamente a través del medio. El medio también debe congelar su movimiento mecánico para poder obtener buenas imágenes XCT. Si hay algún movimiento de partículas a las pocas horas de un escaneo XCT, entonces las imágenes serán muy borrosas y generalmente inutilizables. La forma final de la muestra también debe ser compatible con la ubicación de la fuente de rayos X y el aparato cerca de la muestra cuando gira, lo mejor es un cilindro estrecho y recto ”.
El procedimiento implicó mezclar el material Apollo 11 con una resina epoxi que luego se goteó sobre el exterior de una pajita pequeña para hacer una capa delgada. Luego se retiraron pequeños trozos de esta capa de la pajilla y se fijaron con alfileres de sastre y se insertaron en el instrumento XCT.
La máquina XCT generó imágenes de rayos X de las muestras que se reconstruyeron utilizando el software de corte. El software NIST organizó los cortes en una imagen 3D y luego los convirtió a un formato que clasifica las unidades de volumen o vóxeles como dentro o fuera de las partículas. Las formas de partículas 3D se identificaron computacionalmente a partir de estas imágenes segmentadas. Los vóxeles que componen cada partícula se guardaron en archivos separados que se enviaron al software para problemas de dispersión electromagnética en el rango de frecuencia visible a infrarrojo.
Los resultados indicaron que el color de la luz absorbida por la partícula de polvo lunar es muy sensible a su forma y puede diferir significativamente del color de las partículas esféricas o elipsoidales del mismo tamaño. Eso no significa mucho para los investigadores, todavía.
“Este es nuestro primer vistazo a cómo las formas reales de las partículas lunares afectan la dispersión de la luz, y nos enfocamos en algunas propiedades básicas de las partículas”, dijo el coautor Jay Goguen del Instituto de Ciencias Espaciales. “Los modelos desarrollados aquí forman la base de cálculos futuros que pueden modelar observaciones del espectro, brillo y polarización de la superficie de la Luna, y cómo cambian estas cantidades observadas durante las fases de la Luna”.
Proporcionado por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología
Esta historia se volvió a publicar por cortesía de NIST. Leer la historia original aquí.