Degradación de PET en ambiente Marciano: implicaciones para la detectabilidad de orgánicos en la superficie de Marte

Abstract

La búsqueda de biomarcadores en la superficie rocosa de Marte ha sido objetivo de estudio en la últimas misiones de exploración planetaria. Para ello, Mars2020 pretende comprender la evolución de muestras orgánicas por medio de estudios espectrales Raman sobre una muestra de PET de referencia incluida en el instrumento de calibración de SuperCam (SCCT). La mayor cantidad de radiación UV que recibe la superficie marciana producida por las condiciones atmosféricas y climáticas del planeta, inducen cambios en el PET causando degradación y dificultando la búsqueda de orgánicos. Bajo este marco de trabajo, se ha realizado un estudio experimental de laboratorio en el que se recrea los mecanismos de degradación que pueden tener lugar causados por las variaciones de la temperatura y la radiación UV. Para ello se ha caracterizado un equipo experimental el cual permite la emisión espectral UV similar a la encontrada en Marte. Las medidas se realizan para tres temperaturas de trabajo (-50 ◦C, -20 ◦C y 0 ◦C) y una atmósfera de N2. Se han realizado diferentes experimentos de radiación usando distintos elementos ópticos, previamente caracterizados, como dispositivos de filtrado de la radiación. Estos sistemas han ayudado para entender la evolución espectral producida por la degradación. Los resultados que se obtienen muestran como no es posible, mediante el setup experimental, reducir la degradación únicamente a efectos producidos por radiación UV, si no que, el calentamiento que sufre la muestra por las altas dosis de IR también juega un papel importante, obteniendo como resultados degradaciones por efectos combinados de radiación UV + IR. En este trabajo también demostramos cómo las variaciones estacionales de temperatura en Marte pueden modular el proceso de degradación, lo que coincide con las observaciones del equipo de la superCam.

The search for biomarkers on the rocky surface of Mars has been a target of study in recent planetary exploration missions. To this aim, Mars2020 aims to understand the evolution of organic samples by means of Raman spectral studies on a reference PET sample included in the SuperCam calibration instrument (SCCT). The increased amount of UV radiation that the Martian surface receives, produced by the atmospheric and climatic conditions of the planet, induces changes in the PET, causing degradation and making it difficult to search for organics. Within this framework, an experimental laboratory study has been carried out to recreate the degradation mechanisms that can occur due to variations in temperature and UV radiation. For this purpose, experimental equipment has been characterised which allows UV spectral emission similar to that found on Mars. The measurements are carried out for three working temperatures (-50 ◦C, -20 ◦C y 0 ◦C) and an atmosphere of N2. Different radiation experiments have been performed using different optical elements, previously characterised, as radiation filtering devices. These systems have helped to understand the spectral evolution produced by the degradation. The results obtained show that it is not possible, by means of the experimental setup, to reduce the degradation only to effects produced by UV radiation, but that the heating of the sample by the high doses of IR also plays an important role, obtaining as results degradations by combined effects of UV + IR radiation. In this work we also demostrate how seasonal variations of temperature on Mars can modulate the degradation process, what concurs with observations by the superCam team.