Desarrollan una metodología láser a la carta para generar y analizar micrometeoritos

Investigadores del laboratorio UMALASERLAB de la Universidad de Málaga han desarrollado una nueva herramienta para analizar la composición química de micrometeoritos y clasificarlos según sus características. Los expertos han comprobado la eficacia de esta metodología no invasiva que identifica pequeños fragmentos de meteoritos generados sin necesidad de alterar su estructura.

Este trabajo se ha basado en el uso de una tecnología unificada, denominada OC-OT-LIBS, que combina tres técnicas diferentes: el catapultado óptico (OC), el atrapamiento óptico (OT) y la espectroscopia de plasmas inducido por láser (LIBS).

En cada una de ellas, se emplea el láser como tecnología principal. En concreto, el trabajo de los expertos que utiliza esta triple tecnología con meteoritos comienza con la colocación de un fragmento colocado en el interior de una celda de muestreo. Sobre ella incide un pulso láser de energía suficiente para generar partículas micrométricas.

Grupo de investigadores que han participado en el proyecto.

El tipo de partículas generadas es característico de la zona del meteorito sobre la que los expertos inciden el láser. De este modo, las partículas caen por gravedad al fondo de la celda, desde dónde son catapultadas mediante la acción de un pulso láser que las atrapa de forma individual a través de otro láser.

Así, las partículas generadas y atrapadas individualmente se pueden analizar químicamente por la técnica LIBS. “Hemos estudiado esas partículas por microscopía electrónica y tienen geometría esférica, por lo que podríamos decir que estamos simulando las condiciones de forma y tamaño de un micrometeorito” explica a la Fundación Descubre Francisco Javier Fortes, profesor de Química Analítica de la Universidad de Málaga, co-responsable científico de este estudio.

Técnica pionera

La técnica OC-OT-LIBS se desarrolló hace 10 años en UMALASERLAB, único laboratorio en el mundo que aplica esta tecnología. “Supuso un hito científico con el que se reconoció en el año 2018 la labor del investigador de la Universidad de Málaga Javier Laserna. Recibió por este motivo el premio Lester W. Strock Award que otorga la Society for Applied Spectroscopy a los trabajos científicos más innovadores y fronterizos en la espectroscopía aplicada”, apostilla Fortes.

En concreto, la técnica LIBS se basa en estudiar la luz emitida por estos micrometeoritos tras la excitación con un láser. “El láser funciona como un punzón óptico, generando las partículas de posiciones específicas del meteorito que posteriormente serán aisladas, manipuladas y analizadas por LIBS, a modo de conocer su composición”, detalla el investigador de la Universidad de Málaga.

Esquema general del experimento OCOT-LIBS y aerosol de partículas.

Tal y como explican en el artículo titulado ‘On-The-Flight trapping, LIBS analysis and discrimination of single meteorite particles generated by laser ablation’ y publicado en la revista Analytica Chimica Acta, la sinergia de estas tres herramientas ha demostrado su viabilidad para identificar micropartículas de meteoritos de forma no invasiva, es decir, conservando su composición natural y sin manipulación, evitando cualquier problema de contaminación. “Las pruebas realizadas en el laboratorio son muy satisfactorias”, asegura el autor del estudio.

Otra ventaja de esta técnica radica en que las partículas se generan en zonas seleccionadas del meteorito matriz, lo que permite obtener información de cualquier zona que resulte de interés. “Nuestro trabajo supone un primer paso en la inspección de estas delicadas muestras y al mismo tiempo un gran avance en el análisis de material extraterrestre que podría proporcionar información fundamental sobre la estructura y composición de los materiales originales a microescala, un tema que sigue siendo un área activa de investigación en todo el mundo”, afirma Fortes.

Identificación y clasificación 

Para obtener estos resultados, los investigadores generaron en el laboratorio micrometeoritos mediante ablación láser de una zona concreta de un meteorito ‘matriz’. De esta forma, produjeron in situ partículas de cinco tipos diferentes de meteoritos: rocosos, metálicos, lunares, mesosideritos y condritas carbonáceas, éstos últimos catalogados como los meteoritos primitivos, los más antiguos registrados hasta la fecha.

Las partículas se generaron en el interior de una cámara de muestreo. “Las partículas que hemos estudiado tienen un tamaño micrométrico y son muy difíciles de manipular, de ahí la importancia del atrapamiento óptico. El análisis de meteoritos abre una ventana al pasado y la información obtenida permite conocer cómo era nuestro Sistema Solar hace miles de años”, comenta el investigador de la Universidad de Málaga.

Muestras de meteoritos analizadas durante el estudio.

Los análisis realizados mediante OC-OT-LIBS permitió a los investigadores clasificar las cinco variedades de meteoritos en base a sus diferencias composicionales. “La catalogación fue inequívoca, lo que nos demuestra que esta metodología no invasiva es exitosa”, concluye Fortes.

Actualmente, los expertos del UMALASERLAB continúan trabajando en la optimización de esta novedosa metodología. Para ello están ampliando el número de muestras de cada variedad de meteoritos, incorporando además un procedimiento que permite el análisis semicuantitativo de las muestras analizadas. De cara al futuro, los investigadores proponen generalizar su aplicación a otros ámbitos de estudio, más allá de la geoquímica planetaria, como la nanotecnología y el desarrollo de sensores químicos.

Este trabajo forma parte del proyecto ‘Espectroscopía de plasmas inducidos por láser para el estudio de biofirmas de carbono en materiales geológicos análogos de Marte’ financiado por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía y el proyecto ‘Plasmas inducidos por láser para espectroscopia de superficies planetarias del Plan Estatal del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.