O laboratório de análises da Phoenix

A Phoenix tem um laboratório de análises bastante complexo. Esse laboratório inclui dois instrumentos: o Analisador de Microscopia, Eletroquímica e Condutividade (Meca) e o Analisador Térmico de Desprendimento de Gases (Tega).

Desenvolvido pelo Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa, o Meca caracteriza o solo de Marte exatamente como faz um jardineiro: testando o pH e a quantidade de minerais do seu jardim. Ao dissolver pequenas quantidades de solo na água, o Meca determina o nível de acidez (pH), a abundância de minerais como magnésio, a existência de cátions ou cloreto de sódio, ânions de sulfato e brometo, e dióxido de carbono e oxigênio dissolvidos. Olhando através do microscópio, o Meca examina os grãos do solo para ajudar a determinar sua origem e mineralogia. Agulhas espetadas no solo determinam o conteúdo da água e do gelo, e a capacidade do calor e do vapor de água penetrar no solo.

Nasa/JPL O Meca testa os componentes que caracterizam o solo marciano

O laboratório de química úmida do Meca contém quatro provetas que recebem uma amostra de solo cada. O braço robótico da Phoenix inicia cada experimento colocando uma pequena quantidade de amostra em uma proveta, que está pronta e esperando com uma solução de imersão pré-aquecida e calibrada. Alternando imersão, agitação e medição, o experimento é feito durante um dia inteiro. Ele termina com a adição de dois tabletes químicos. O primeiro contém um ácido para trazer à tona carbonatos e outros elementos que são solúveis apenas em soluções ácidas. O segundo contém reagentes específicos para testar sulfatos e oxidantes do solo.

Os microscópios óptico e atômico complementam os experimentos úmidos do Meca. Com imagens desses microscópios, os cientistas examinam a estrutura detalhada das amostras de solo e de água. A detecção de hidratos e minerais de solo argiloso por esses microscópios pode indicar água líquida no passado do solo marciano. O microscópio óptico tem resolução de 4 mícrons por pixel, possibilitando a detecção de partículas que variam de 10 micrômetros até o tamanho de 1mm x 2mm. LEDs ultravioletas vermelhos, verde e azul iluminam as amostras em combinações de cores divergentes para ressaltar, nessas escalas, a estrutura e textura do solo e da água congelada. O microscópio de força atômica fornece imagens das amostras abaixo de 10 nanômetros - a menor escala já examinada em Marte. Usando seus sensores, o microscópio cria um mapa topográfico em escala muito pequena, mostrando a estrutura detalhada do solo e dos grãos de gelo.

Antes da observação pelos microscópios, porém, as amostras são colocadas pelo braço robótico em uma roda contendo 69 substratos diferentes. Os substratos são projetados para distinguir entre diferentes mecanismos de adesão. A roda é girada permitindo diversas interações das amostras com os substratos. Só então essas amostras são examinadas pelos microscópios.

O último instrumento a compor o Meca é a sonda de condutividade térmica e elétrica. A sonda consiste de três pequenas estacas que são inseridas nas pontas da vala escavada. Além de medir a temperatura, a sonda mede as propriedades térmicas do solo que revelam como o calor é transferido, fornecendo aos cientistas uma melhor compreensão da interação da superfície com a atmosfera. Usando as mesmas estacas, a condutividade elétrica é medida para indicar qualquer umidade transiente que possa resultar da escavação.

Análise de gases

O Analisador Térmico de Desprendimento de Gás estuda substâncias que são convertidas em gases durante o aquecimento das amostras recolhidas pelo braço robótico. Desenvolvido pela Universidade do Arizona, em conjunto com a Universidade Estadual do Arizona, o Johnson Space Center e o Ames Research Center, ele fornece aos cientistas da Missão Phoenix dois tipos de informação: a quantidade de energia utilizada durante o aquecimento das amostras e o tipo de gás desprendido durante esse aquecimento.

Nasa/JPL O Analisador Térmico de Desprendimento de Gás estuda substâncias voláteis produzidas durante o aquecimento das amostras coletadas

Uma de suas ferramentas - o instrumento de análise calorimétrica diferencial - monitora quanta energia é necessária para aumentar a temperatura de uma amostra a uma taxa constante. Isso revela que temperaturas são pontos de transição do estado sólido para o líquido e do líquido para o gasoso para os ingredientes da amostra. Os gases que são liberados no aquecimento vão para o espectrômetro de massa, uma ferramenta que pode identificar substâncias químicas.

O Tega tem um conjunto de oito fornos de amostras, oito fornos de referência e um espectrômetro de laser de diodo ajustável. O braço robótico recolhe e tira foto de cada amostra, depois deposita essa amostra em um forno aquecido a 950º C. O espectrômetro determina a quantidade de dióxido de carbono e vapor de água liberada das amostras durante o aquecimento. A partir disso, o Tega determina as concentrações de gelos, substâncias voláteis e os minerais voláteis contidos na superfície e na subsuperfície dos materiais. Os fornos não são reutilizáveis. O Tega foi projetado para analisar oito amostras de solo. Durante cada rodada, um forno de referência vazio é aquecido à mesma temperatura de um forno com a amostra. A diferença na energia exigida para aquecer os fornos pode ser usada para inferir a presença de água em forma de gelo e minerais contendo água ou dióxido de carbono.