Un equipo de investigación de la Universidad de Málaga ha validado el uso de un sistema para la detección más precisa de compuestos en rocas al fusionar diferentes tipos de datos obtenidos con una misma tecnología láser que proporciona información inmediata a partir de pequeñas muestras. La investigación se ha llevado a cabo en el laboratorio simulando las condiciones atmosféricas de la Tierra y Marte.

La tecnología utilizada para mejorar la definición de la composición atómica de las rocas, conocida como espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS), consiste en la emisión de un haz de luz que transforma el estado de la materia de sólido a plasma. En tan solo una millonésima de segundo, el sistema capta la emisión de los elementos que componen la muestra.

Al mismo tiempo que se produce el cambio de materia, se origina una onda acústica por la detonación del mineral. Los expertos implicados en este estudio han fusionado la información espectral y la que proporciona la propagación del sonido para obtener datos más fiables. En el artículo "LIBS-Acoustic Mid-Level Fusion Scheme for Mineral Differentiation under Terrestrial and Martian Atmospheric Conditions" publicado en la revista Analytical Chemistry , estos expertos confirman que este modelo para el análisis de materiales consigue una mejor definición de los compuestos en menos tiempo y a una escala de análisis cercana al attograma, es decir, una cantidad de masa equivalente a la de un virus.

En comparación con los resultados obtenidos con LIBS o el conjunto de datos acústicos por separado, los resultados proporcionados por el nuevo sistema mejoran la información del 90% y 77% respectivamente al 92% para las condiciones atmosféricas de la Tierra, y del 85% y 81% al 89% para Marte.

Es decir, el nuevo sistema consigue mejorar los resultados del análisis al incluir los datos acústicos de la intervención láser a partir de una muestra muy pequeña y en tiempo real. "Demostramos por primera vez que la onda acústica generada por el láser sobre la muestra se puede utilizar para crear un descriptor estadístico y mejorar la capacidad de LIBS para la diferenciación de rocas", Javier Laserna, investigador de la Universidad de Málaga y uno de los autores del artículo, cuenta Fundación Descubre.

Cocina fusión con LIBS

LIBS es ampliamente utilizado por la comunidad científica para determinar la composición de rocas, minerales y suelos en diferentes condiciones debido a su alto rendimiento, inmediatez y confiabilidad. Sin embargo, los expertos han ido un paso más allá al evaluar simultáneamente la entrada de respuesta acústica proporcionada por plasmas inducidos por láser. De esta forma, son capaces de identificar muestras geológicas con mucha más precisión.

En concreto, los investigadores seleccionaron dos grupos de minerales, seis ricos en hierro y seis ricos en calcio. La hipótesis inicial era que la composición elemental debería generar espectros LIBS muy similares dentro de cada grupo. Estos elementos son abundantes en el sistema solar y se han detectado tanto en meteoritos de origen marciano como en materiales analizados en el propio planeta.

El calcio en particular es uno de los componentes principales en la formación de rocas, y su presencia y disposición proporciona información relevante para estudiar el origen de los planetas Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.

El proceso de obtención de los datos LIBS y las respuestas acústicas se realiza a partir del mismo ensayo, que consiste en aplicar un láser a la muestra. Sin embargo, la información que arrojan es completamente diferente. En LIBS, la señal proviene principalmente de átomos que han sufrido un proceso de fragmentación, atomización, ionización y excitación. En otras palabras, la materia se transforma en plasma y los átomos quedan disponibles para su análisis. En el caso de la información acústica, la onda se genera por la expansión del plasma en la atmósfera. Por tanto, la combinación de ambos proporciona información complementaria para extraer nuevos datos que identifiquen con mayor claridad los diferentes elementos y su disposición.

Este modelo podría ser de gran interés para el análisis de materiales en entornos complejos, por ejemplo, los que se llevan a cabo en otras atmósferas, como exploraciones en Marte o en grandes profundidades oceánicas. Los expertos continúan sus estudios para mejorar la implementación de esta técnica en ambientes abiertos, ya que la presencia de ecos o interferencias puede alterar la señal acústica y modificar los valores. También planean mejorar los datos obtenidos en la atmósfera de Marte mediante el uso de micrófonos más sensibles. + Explora más

Gran avance en la espectroscopia de descomposición inducida por láser