Análisis de muestras en Marte

El Análisis de Muestras en Marte ( SAM ) es un conjunto de instrumentos a bordo del rover Curiosity del Laboratorio Científico de Marte . El conjunto de instrumentos SAM analizó compuestos orgánicos y gases de muestras atmosféricas y sólidas. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Fue desarrollado por el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA , el Laboratorio de Atmósferas, Medios y Observaciones Espaciales (LATMOS) asociado al Laboratorio Interuniversitario de Sistemas Atmosféricos (LISA) (operado conjuntamente por el Centro Nacional de Investigación Científica de Francia y universidades parisinas ), y Honeybee Robotics , junto con muchos otros socios externos. ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 4 ]}

El conjunto de instrumentos SAM consta de tres instrumentos:

1. El espectrómetro de masas cuadrupolar (QMS) detecta gases muestreados de la atmósfera o liberados de muestras sólidas por calentamiento. ^{[ 1 ] [ 5 ]}
2. El cromatógrafo de gases (GC) se utiliza para separar los gases individuales de una mezcla compleja en componentes moleculares. El flujo de gas resultante se analiza en el espectrómetro de masas con un rango de masas de 2 a 535 daltons . ^{[ 1 ] [ 5 ]}
3. El espectrómetro láser sintonizable (TLS) realiza mediciones de precisión de las proporciones de isótopos de oxígeno y carbono en el dióxido de carbono (CO₂ ₎ y el metano (CH₄ ₎ en la atmósfera para distinguir entre su origen geoquímico o biológico . ^{[ 1 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

El SAM tiene tres subsistemas: el 'laboratorio de separación y procesamiento químico', para el enriquecimiento y derivatización de las moléculas orgánicas de la muestra; el sistema de manipulación de muestras (SMS) para transportar el polvo entregado desde el taladro MSL a una entrada del SAM y a uno de los 74 recipientes de muestra. ^{[ 1 ]} El SMS luego mueve la muestra al horno del SAM para liberar gases calentándolo hasta 1000  °C; ^{[ 1 ] [ 8 ]} y el subsistema de bombeo para purgar los separadores y analizadores. De los 74 recipientes de muestra, 6 se utilizan para calibración, 9 están reservados para experimentos de 'química húmeda' y 59 son recipientes secos para uso estándar (para uso en experimentos de análisis de gases desprendidos). ^{[ 9 ] [ 10 ]} Los recipientes húmedos y secos son de un solo uso para evitar la contaminación; 29 de los vasos secos se habían utilizado para febrero de 2017. ^{[ 11 ]} Hay dos tipos de experimentos de química húmeda, hidróxido de tetrametilamonio (TMAH; 2 vasos) y N -metil- N -( tert -butildimetilsilil)trifluoroacetamida ( MTBSTFA ; 7 vasos), de los cuales 1 TMAH y 3 MTBSTFA se han utilizado hasta enero de 2025. ^{[ 12 ]}

El Laboratorio de Investigación de Física Espacial de la Universidad de Michigan construyó la fuente de alimentación principal, la unidad de control y procesamiento de datos, el controlador de válvulas y calentadores, el controlador de filamentos/polarización y el módulo de alta tensión. Los detectores infrarrojos sin refrigeración fueron desarrollados y suministrados por la empresa polaca VIGO Photonics. ^{[ 13 ]}

• 9 de noviembre de 2012: Una pizca de arena fina y polvo se convirtió en la primera muestra sólida marciana depositada en el SAM. La muestra provenía del parche de material arrastrado por el viento llamado Rocknest , que ya había proporcionado una muestra para análisis mineralógico mediante el instrumento CheMin . ^{[ 14 ]}
• 3 de diciembre de 2012: La NASA informó que SAM había detectado moléculas de agua , cloro y azufre en el suelo. Sin embargo, no se pudo descartar la presencia de compuestos orgánicos como posible contaminación proveniente del propio Curiosity . ^{[ 15 ] [ 16 ]}
• 16 de diciembre de 2014: La NASA informó que el rover Curiosity detectó un "pico de diez veces", probablemente localizado, en la cantidad de metano en la atmósfera marciana en el cráter Gale. Las mediciones de muestras tomadas "una docena de veces durante 20 meses" mostraron aumentos a finales de 2013 y principios de 2014, con un promedio de "7 partes de metano por mil millones en la atmósfera". Antes y después de eso, las lecturas promediaron alrededor de una décima parte de ese nivel. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Además, se detectaron altos niveles de sustancias químicas orgánicas , en particular clorobenceno , en polvo perforado de una de las rocas, llamada " Cumberland ", analizada por el rover Curiosity. ^{[ 17 ] [ 18 ]}
• 24 de marzo de 2015: La NASA informó de la primera detección de nitrógeno liberado tras calentar sedimentos superficiales en el planeta Marte. El nitrógeno en el nitrato se encuentra en un estado "fijo", es decir, en una forma oxidada que puede ser utilizada por organismos vivos . Este descubrimiento respalda la idea de que el Marte primitivo pudo haber sido habitable . ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}
• 4 de abril de 2015: La NASA informó sobre estudios, basados ​​en mediciones realizadas por el instrumento SAM (Análisis de Muestras en Marte) a bordo del rover Curiosity , de la atmósfera marciana utilizando isótopos de xenón y argón . Los resultados respaldaron una pérdida "vigorosa" de atmósfera en las primeras etapas de la historia de Marte y fueron consistentes con una huella atmosférica encontrada en fragmentos de atmósfera capturados en algunos meteoritos marcianos hallados en la Tierra. ^{[ 22 ]}
• 9 de septiembre de 2020: Se realizó el primer experimento de química húmeda con TMAH. ^{[ 23 ]}
• 15 de noviembre de 2020: Científicos de la NASA, entre ellos Joanna V. Clark, lograron replicar en la Tierra un suelo simulante de Marte utilizando SAM, denominado JSC-Rocknest, que se está utilizando para una serie de pruebas, incluyendo calentarlo a diferentes temperaturas para determinar su tasa de reabsorción de agua y su capacidad de descomponerse en compuestos necesarios para condiciones habitables. ^{[ 24 ]}
• 1 de noviembre de 2021: Astrónomos informaron haber detectado, en un proceso "pionero" basado en instrumentos SAM, moléculas orgánicas , incluyendo ácido benzoico , amoníaco y otros compuestos desconocidos relacionados. ^{[ 25 ] [ 26 ]}
• 21 de abril de 2026: Los científicos informan de la detección de más de 20 moléculas orgánicas del experimento TMAH de 2020. ^{[ 27 ]}

Mediciones de metano en la atmósfera de Marte realizadas por el rover Curiosity (agosto de 2012 a septiembre de 2014).

Metano (CH₄ ₎ en Marte: posibles fuentes y sumideros.

Comparación de compuestos orgánicos en rocas marcianas : los niveles de clorobenceno fueron mucho más altos en la muestra de roca " Cumberland ".

Detección de materia orgánica en la muestra de roca " Cumberland ".

Análisis espectral (SAM) de la roca "Cumberland" .

• Analizador térmico y de gases desprendidos (módulo de aterrizaje Phoenix)
• Instrumento de Urey

• Análisis de muestras en Marte - NASA
• El SAM se carga en el rover - NASA
• El conjunto de instrumentos SAM, sin paneles laterales.