En esta ilustración, El rover Perseverance Mars de la NASA utiliza el Instrumento planetario para la litoquímica de rayos X (PIXL). Ubicado en la torreta al final del brazo robótico del rover, el espectrómetro de rayos X ayudará a buscar signos de vida microbiana antigua en las rocas. Crédito:NASA / JPL-Caltech
El rover Perseverance Mars 2020 de la NASA tiene un camino desafiante por delante:después de tener que atravesar la angustiosa entrada, descendencia, y la fase de aterrizaje de la misión el 18 de febrero, 2021, comenzará a buscar rastros de vida microscópica de miles de millones de años atrás. Por eso está empaquetando PIXL, un dispositivo de rayos X de precisión impulsado por inteligencia artificial (IA).
Abreviatura de Instrumento planetario para litoquímica de rayos X, PIXL es un instrumento del tamaño de una lonchera ubicado en el extremo del brazo robótico de 7 pies de largo (2 metros de largo) de Perseverance. Las muestras más importantes del rover serán recolectadas por un taladro de perforación en el extremo del brazo, luego escondido en tubos de metal que Perseverance depositará en la superficie para regresar a la Tierra en una misión futura.
Casi todas las misiones que han aterrizado con éxito en Marte, desde los módulos de aterrizaje Viking hasta el rover Curiosity, ha incluido un espectrómetro de fluorescencia de rayos X de algún tipo. Una de las principales formas en que PIXL se diferencia de sus predecesores es en su capacidad para escanear rocas utilizando un potente Haz de rayos X finamente enfocado para descubrir dónde, y en qué cantidad, los productos químicos se distribuyen por la superficie.
"El haz de rayos X de PIXL es tan estrecho que puede identificar características tan pequeñas como un grano de sal. Eso nos permite vincular con mucha precisión los químicos que detectamos a texturas específicas en una roca, "dijo Abigail Allwood, Investigador principal de PIXL en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.
Las texturas de las rocas serán una pista esencial a la hora de decidir qué muestras vale la pena devolver a la Tierra. En nuestro planeta rocas distintivamente deformadas llamadas estromatolitos se hicieron a partir de antiguas capas de bacterias, y son solo un ejemplo de vida antigua fosilizada que los científicos estarán buscando.
PIXL requiere imágenes de sus objetivos de roca para posicionarse de forma autónoma. Los diodos de luz rodean su abertura y toman fotografías de los objetivos de las rocas cuando el instrumento está funcionando por la noche. Usando inteligencia artificial, PIXL se basa en las imágenes para determinar qué tan lejos está del objetivo que se va a escanear. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Un búho nocturno impulsado por IA
Para ayudar a encontrar los mejores objetivos, PIXL se basa en algo más que un haz de rayos X de precisión. También necesita un hexápodo, un dispositivo con seis patas mecánicas que conectan PIXL al brazo robótico y que se guía por inteligencia artificial para lograr el objetivo más preciso. Después de que el brazo del rover se coloca cerca de una roca interesante, PIXL utiliza una cámara y un láser para calcular su distancia. Luego, esas piernas hacen pequeños movimientos, del orden de solo 100 micrones, o aproximadamente el doble del ancho de un cabello humano, para que el dispositivo pueda escanear el objetivo, mapear los productos químicos que se encuentran dentro de un área del tamaño de una estampilla postal.
"El hexápodo descubre por sí solo cómo apuntar y extender sus patas aún más cerca de un objetivo de roca, ", Dijo Allwood." Es como un pequeño robot que se ha hecho como en casa al final del brazo del rover ".
Luego, PIXL mide los rayos X en ráfagas de 10 segundos desde un solo punto en una roca antes de que el instrumento se incline 100 micrones y tome otra medición. Para producir uno de esos mapas químicos del tamaño de un sello postal, puede que tenga que hacer esto miles de veces en el transcurso de ocho o nueve horas.
Un dispositivo con seis patas mecánicas, el hexápodo es una parte fundamental del instrumento PIXL a bordo del rover Perseverance Mars de la NASA. El hexápodo permite que PIXL haga lento, movimientos precisos para acercarse y apuntar a partes específicas de la superficie de una roca. Este GIF se ha acelerado considerablemente para mostrar cómo se mueve el hexápodo. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Ese período de tiempo es en parte lo que hace que los ajustes microscópicos de PIXL sean tan críticos:la temperatura en Marte cambia en más de 100 grados Fahrenheit (38 grados Celsius) en el transcurso de un día, causando que el metal en el brazo robótico de Perseverance se expanda y contraiga hasta media pulgada (13 milímetros). Para minimizar las contracciones térmicas con las que tiene que lidiar PIXL, el instrumento llevará a cabo su ciencia después de que se ponga el sol.
"PIXL es un búho nocturno, "Dijo Allwood." La temperatura es más estable por la noche, y eso también nos permite trabajar en un momento en el que hay menos actividad en el móvil ".
Rayos X para el arte y la ciencia
Mucho antes de que la fluorescencia de rayos X llegara a Marte, fue utilizado por geólogos y metalúrgicos para identificar materiales. Con el tiempo, se convirtió en una técnica de museo estándar para descubrir el origen de las pinturas o detectar falsificaciones.
PIXL abre su cubierta antipolvo durante las pruebas en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. Uno de los siete instrumentos del rover Perseverance Mars de la NASA, PIXL se encuentra en el extremo del brazo robótico del rover. Crédito:NASA / JPL-Caltech
"Si sabe que un artista solía utilizar un determinado blanco de titanio con una firma química única de metales pesados, esta evidencia podría ayudar a autenticar una pintura, "dijo Chris Heirwegh, un experto en fluorescencia de rayos X en el equipo PIXL en JPL. "O puede determinar si un tipo particular de pintura se originó en Italia en lugar de Francia, vinculándolo a un grupo artístico específico de la época ".
Para los astrobiólogos, La fluorescencia de rayos X es una forma de leer historias dejadas por el pasado antiguo. Allwood lo usó para determinar que las rocas de estromatolito encontradas en su país natal de Australia son algunos de los fósiles microbianos más antiguos de la Tierra. que se remonta a 3.500 millones de años. Mapping out the chemistry in rock textures with PIXL will offer scientists clues to interpret whether a sample could be a fossilized microbe.
More About the Mission
A key objective for Perseverance's mission on Mars is astrobiology, including the search for signs of ancient microbial life. The rover will also characterize the planet's climate and geology, pave the way for human exploration of the Red Planet, and be the first planetary mission to collect and cache Martian rock and regolith (broken rock and dust). Subsequent missions, currently under consideration by NASA in cooperation with the European Space Agency, would send spacecraft to Mars to collect these cached samples from the surface and return them to Earth for in-depth analysis.
