化学与矿物分析仪 (Chemistry and Mineralogy)英文缩写为“CheMin ”,是一台安装在“好奇号”漫游车 内部的仪器,目前它正在探索火星 上盖尔撞击坑 表面[ 1] [ 2] [ 3] 。美国宇航局 艾姆斯研究中心的大卫·布莱克(David Blake)是该设备的首席研究员 [ 1] 。
化学与矿物分析仪识别并测量由探测车机械手臂 送入的岩石和土壤中的矿物,通过测定岩石和土壤中的矿物,来评估水 在它们形成、沉积或蚀变过程中所起的作用[ 2] 。此外,化学与矿物分析仪数据有助于搜寻潜在的生命印迹 矿物、生命能源或过去宜居环境 的指标[ 1] [ 2] 。
“好奇号”火星探测车上的化学与矿物分析仪曾获得2013年美国宇航局政府年度发明奖[ 4] 。
描述
作为美国宇航局艾姆斯研究中心]75周年纪念活动的一部分,公开展示在加州山景城 市中心。
首张火星土壤 X射线衍射图 -2012年10月17日,好奇号漫游车 的化学与矿物分析仪在“石巢 的分析,显示了土壤中的长石 、辉石 、橄榄石 及更多矿物[ 5] 。
化学与矿物分析仪是一台X射线粉末衍射仪,也具有X射线荧光 功能[ 2] ,它不需要使用液体试剂,而是使用微焦距钴 X射线管 、可转动样品盘和能量分辨型X射线敏感CCD ,从粉末样本中同时产生二维X射线衍射图 和能量色散直方图 [ 2] 。为减少数据量,原始CCD帧直接在火星车上进行数据化处理,生成的数据将被发送回地球作进一步的处理分析[ 1] 。
在操作中,准直X射线源产生并引导光束穿过含有粉末材料的样品托盘。CCD(电荷耦合器件 )成像器位于样本与光源的另一侧,可直接检测样本衍射的X射线或荧光 。CCD可测量每个光子 产生的电荷,从而测定其能量 。探测器接收发出的衍射X射线并通过能量识别产生出构成样本衍射图案的二维图像,晶体和非晶材料都可用这种方式进行分析[ 2] 。
最多可将65毫米3 的样本材料送至穿过火星车舱板的振动漏斗系统,尽管只需约10毫米3 的材料即可装满直径为8毫米、厚度175微米的圆形透明托盘。漏斗包含一张限定粒径大小的1毫米粗网眼筛网,五个永久性样本盘装有用来校准的单一矿物或合成陶瓷。每次分析可能需要长达10个小时,分次在两个或更多个火星夜晚进行[ 1] 。
特点
容量 :化学与矿物分析仪计划分析多达74个干燥样本,但它能够分析更多的干样品。它的样品盘可清空重复使用,由此造成的交叉污染预计小于5%,但该分析仪不具备储存已分析的样品以备再次分析的能力;
探测范围 :能够检测3%及以上水平的单种矿物;
准确性 :对浓度达到12%及以上的矿物,化学与矿物分析仪能反映所存在的绝对量上下不超过1.5%;
精度 :10%[ 1] [ 2] 。
时间表
2012年10月17日,在“石巢 ”进行了火星土壤 的首次X射线衍射分析 ,结果显示存在长石 、辉石 和橄榄石 等多种矿物,并表明样本中的土壤类似于夏威夷火山 的“风化玄武岩土壤 [ 5] 。自1998年以来,夏威夷火山渣锥 的火山灰 已被开采制作供研究人员使用的火星表土模拟物[ 6] [ 7] 。
典型数值
“好奇号”火星车-泥岩 矿物成分 -2013年至2016年在火星上(化学与矿物分析仪;2016年12月13日)[ 8]
另请查看
参考文献
^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 NASA Ames Research Center, David Blake. MSL Science Corner - Chemistry & Mineralogy (CheMin) . 2011 [2012-08-24 ] . (原始内容 存档于2009-03-20).
^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 The MSL Project Science Office. Mars Science Laboratory Participating Scientists Program - Proposal Information Package. (PDF) . JPL - NASA. Washington University. December 14, 2010 [2012-08-24 ] . (原始内容存档 (PDF) 于2012-11-07).
^ Sarrazin, P.; Blake D.; Feldman S.; Chipera S.; Vaniman D.; Bish D. FIELD DEPLOYMENT OF A PORTABLE XRD/XRF INSTRUMENT ON MARS ANALOG TERRAIN (PDF) . Advances in X-ray Analysis. [2012-08-24 ] . (原始内容 (PDF) 存档于2013-05-12). International Centre for Diffraction Data 2005
^ Hoover, Rachel. Ames Instrument Helps Identify the First Habitable Environment on Mars, Wins Invention Award . NASA . June 24, 2014 [June 25, 2014] . (原始内容存档 于2016-08-18).
^ 5.0 5.1 Brown, Dwayne. NASA Rover's First Soil Studies Help Fingerprint Martian Minerals . NASA . October 30, 2012 [October 31, 2012] . (原始内容存档 于2016-06-03).
^ L. W. Beegle; G. H. Peters; G. S. Mungas; G. H. Bearman; J. A. Smith; R. C. Anderson. Mojave Martian Simulant: A New Martian Soil Simulant (PDF) . Lunar and Planetary Institute. 2007 [28 April 2014] . (原始内容存档 (PDF) 于2016-03-03).
^ Allen, C. C.; Morris, R. V.; Lindstrom, D. J.; Lindstrom, M. M.; Lockwood, J. P. JSC Mars-1: Martian regolith simulant (PDF) . Lunar and Planetary Institute. March 1997 [17 March 2021] . (原始内容存档 (PDF) 于2008-08-27).
^ Staff. PIA21146: Mudstone Mineralogy from Curiosity's CheMin, 2013 to 2016 . NASA . December 13, 2016 [December 16, 2016] . (原始内容存档 于2021-10-26).
外部链接