3次元アトムプローブを使用した月のサンプルを調査する新しい方法

・研究者は、3次元アトムプローブを使用して月の土壌を分析しました。

・この技術は一粒の土から、ヘリウム、純鉄、水、および宇宙風化の物質を識別するために使用されます。

・月のサンプルがこのように分析されたのは、これが初めてです。

アポロ計画で月から収集されたサンプルは大変貴重です。約50年間、月へ行く実験をしていないため、このサンプルこそが現在および将来の科学者にとって重要な唯一の月のサンプルと言っても過言ではないです。

これを念頭に置いて、フィールド自然史博物館とシカゴ大学の研究者は、たった1粒の月のサンプルからさまざまことを調べる新しい方法を発見しました。

新しい技術は、科学者が月の表面の資源（ヘリウムや水のような）や成り立ちについて解明する手助けになると期待されています。研究者によると、月から抽出されたサンプル（1972年）がこのように分析されたのはこれが初めてです。

3次元アトムプローブ

この研究で使用される方法は、3次元アトムプローブ（APT）として知られています。これは、材料の微細構造を原子レベルで視覚化および定量化するために使用される分析手法です。主に、ナノワイヤやスチールの製造など産業手順を強化するために使用されます。

APTの広範な機能により、月のサンプルの分析に最適な候補となりました。アポロ17号は111キログラムにおよぶ月の土と岩を地球に持ち帰ったので、科学者はそれを賢く利用しなければなりません。

ほとんどの分析手法はミリグラムまたはマイクログラムのサンプルを使用しますが、APTは、ヘリウム、純鉄、水、および宇宙環境と月の土壌の相互作用によって形成された宇宙風化の生成物を識別するために、単一の土壌粒のみを必要とします。

分析方法

研究者たちは荷電粒子ビームを使用して、わずか数百原子ほどの厚さである小さな粒子の月ダストを切り出すことに成功しました。これがどれほど小さいかというと、1枚の紙の厚さでさえ。数十万原子の幅です。

その後、レーザーを使用して、検出器プレートで（小さな粒子の月ダストから）原子を取り出しました。異なる原子は、異なる時間で検出器に到達します。たとえば、軽い要素（水素など）は、重い要素（鉄など）よりも検出器プレートに速く到達します。

機械は、原子が検出器に到達するまでにかかった時間を測定し、その原子タイプ（およびその電荷）を判別しました。視覚化するため、研究チームは、各原子と分子を色分けして、月ダストの3Dマップを作成しました。

同じ手法を小惑星から収集した月のサンプルに適用できます。これにより、宇宙飛行士は宇宙の風化と呼ばれる重要な現象に関する洞察を得ることができ、月と小惑星の成り立ちを正確に予測できます。

また研究者は、月のサンプルから取り出した小さな粒子の月ダストを使用したため、元の粒子はまだまだ利用可能です。このような月のサンプルは、宇宙飛行士の手袋から何百も抽出することができるため、今後の研究に十分利用できるでしょう。

この結果により、NASAは今後3年間、研究チームに資金を提供することを決定しました。同じ方法を使用して、さまざまな月のサンプルを分析し、宇宙風化の側面を調査します。