Mesurer la nanopoussière de la Lune n’est pas une mince affaire – Technoguide

Tel un caméléon du ciel nocturne, la Lune change souvent d’apparence. Il peut paraître plus grand, plus lumineux ou plus rouge, par exemple, en raison de ses phases, de sa position dans le système solaire ou de la fumée dans l’atmosphère terrestre. (Cependant, il n’est pas fait de fromage vert.)

Un autre facteur dans son apparence est la taille et la forme des particules de poussière de lune, les petits grains de roche qui recouvrent la surface de la lune. Des chercheurs de l’Institut national des normes et de la technologie (NIST) mesurent maintenant des particules de poussière de lune plus minuscules que jamais auparavant, un pas vers une explication plus précise de la couleur et de la luminosité apparentes de la Lune. Cela pourrait à son tour aider à améliorer le suivi des modèles météorologiques et d’autres phénomènes par des caméras satellites qui utilisent la Lune comme source d’étalonnage.

Les chercheurs et collaborateurs du NIST ont développé une méthode complexe de mesure de la forme tridimensionnelle exacte de 25 particules de poussière de lune collectées lors de la mission Apollo 11 en 1969. L’équipe comprend des chercheurs du Air Force Research Laboratory, du Space Science Institute et de l’Université. du Missouri-Kansas City.

Ces chercheurs étudient la poussière de lune depuis plusieurs années. Mais comme décrit dans un nouveau journal, ils disposent désormais d’une nano tomographie par rayons X (XCT), qui leur a permis d’examiner la forme de particules aussi petites que 400 nanomètres (milliardièmes de mètre) de longueur.

L’équipe de recherche a développé une méthode pour mesurer et analyser par ordinateur comment les formes de particules de poussière diffusent la lumière. Les études de suivi comprendront beaucoup plus de particules et lieront plus clairement leur forme à la diffusion de la lumière. Les chercheurs sont particulièrement intéressés par une fonction appelée «albédo», le langage de la lune pour la quantité de lumière ou de rayonnement qu’il réfléchit.

La recette pour mesurer la nanopoussière de la Lune est compliquée. Vous devez d’abord le mélanger avec quelque chose, comme si vous prépariez une omelette, puis allumez-le sur un bâton pendant des heures comme un poulet rôti. Les pailles et les épingles de couturière sont également impliquées.

“La procédure est élaborée car il est difficile d’obtenir une petite particule par elle-même, mais il faut mesurer de nombreuses particules pour de bonnes statistiques, car elles sont distribuées au hasard en taille et en forme”, a déclaré Ed Garboczi, membre du NIST.

“Puisqu’ils sont si petits et qu’ils ne viennent que sous forme de poudres, une seule particule doit être séparée de toutes les autres”, a poursuivi Garboczi. «Ils sont trop petits pour le faire à la main, du moins pas en quantité, ils doivent donc être soigneusement dispersés dans un support. Le support doit également geler leur mouvement mécanique, afin de pouvoir obtenir de bonnes images XCT. est un mouvement des particules pendant les plusieurs heures du scan XCT, alors les images seront très floues et généralement inutilisables. La forme finale de l’échantillon doit également être compatible avec la proximité de la source de rayons X et de la caméra. pendant qu’il tourne, il est donc préférable d’utiliser un cylindre étroit et droit. “

La procédure consistait à remuer le matériau Apollo 11 dans de l’époxy, qui a ensuite été versé sur l’extérieur d’une minuscule paille pour obtenir une fine couche. De petits morceaux de cette couche ont ensuite été retirés de la paille et montés sur des épingles de couturière, qui ont été insérées dans l’instrument XCT.

La machine XCT a généré des images aux rayons X des échantillons qui ont été reconstruits par logiciel en tranches. Le logiciel NIST a empilé les tranches en une image 3D, puis l’a convertie dans un format qui classait les unités de volume, ou voxels, comme à l’intérieur ou à l’extérieur des particules. Les formes de particules 3D ont été identifiées par ordinateur à partir de ces images segmentées. Les voxels constituant chaque particule ont été enregistrés dans des fichiers séparés qui ont été transmis à un logiciel pour résoudre les problèmes de diffusion électromagnétique du visible à l’infrarouge.

Les résultats ont indiqué que la couleur de la lumière absorbée par une particule de poussière de lune est très sensible à sa forme et peut être significativement différente de celle des particules sphériques ou ellipsoïdales de même taille. Cela ne signifie pas trop pour les chercheurs – pour le moment.

“Ceci est notre premier regard sur l’influence des formes réelles des particules lunaires sur la diffusion de la lumière et se concentre sur certaines propriétés fondamentales des particules”, a déclaré le co-auteur Jay Goguen du Space Science Institute. “Les modèles développés ici forment la base de futurs calculs qui pourraient modéliser les observations du spectre, de la luminosité et de la polarisation de la surface de la lune et comment ces quantités observées changent pendant les phases de la lune.”

Les auteurs étudient maintenant une gamme plus large de formes et de tailles de poussière de lune, y compris les particules collectées lors de la mission Apollo 14 en 1971. Les échantillons de poussière de lune ont été prêtés au NIST par l’équipe de planification de la conservation et de l’analyse de la NASA pour le programme des matériaux extraterrestres.

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