Hallo xwing,
eine ganz allgemeine Erklärung zu den Messungen mit dem Mößbauer-Spektrometer :
Das Mößbauer-Spektrometer macht sich den sogenannten
Mößbauer-Effekt zunutze, um bei der Analyse von Gesteins- und Bodenproben eisenhaltige Mineralien nachzuweisen und somit zum Beispiel auch Aussagen über eine zu einem früheren Zeitpunkt erfolgte Interaktion der Planetenoberfläche mit Wasser zu ermöglichen. Das Spektrometer sendet dabei mittels einer radioaktiven Quelle - es handelt sich um weniger als 40 Mikrogramm Kobalt-57 - Gammastrahlen aus, welche auf das zu untersuchende Material treffen.
Die von der Quelle ausgesandte Strahlung trifft auf die Probe, wo die dort enthaltenen Eisen-Kerne die Strahlung zuerst absorbieren und anschließend wieder in Form von Elektronen, Gamma-Quanten und Röntgen-Strahlen in die Umgebung emittieren. Bei seinen Messungen registriert das Instrument mittels verschiedener Sensoren die Intensität der von dem Untersuchungsobjekt rückgestreuten Strahlung.
Mittels dieser Detektoren und einer anschließenden computergestützten Auswertung der gesammelten Daten lässt sich ein materialtypisches Resonanzspektrum der untersuchten Probe erzeugen, womit verschiedene eisenhaltige Verbindungen eindeutig identifizieren werden können. Außerdem können dabei auch qualitative und quantitative Aussagen über die in der Probe enthaltenen Elemente ( übrigens nicht nur Eisen, sondern auch Antimon, Tellur und Zinn ) getätigt werden.
Um die energetischen Resonanzen in der Probe zu untersuchen, wird die Energie der von dem Mößbauer-Spektrometer ausgesandten Gammaquanten mit Hilfe des Dopplereffektes variiert. Dazu ist die radioaktive Quelle auf einen speziellen Antrieb, einem sogenannten Schwungrohr, montiert, welches eine genau definierte Bewegung über dem zu untersuchenden Ziel ausführt und sich dabei relativ zur Probe mit einer Geschwindigkeit von einigen Millimetern pro Sekunde bewegt.
Die Anzahl der von der untersuchten Materialprobe emittierten Elektronen und Gamma-Quanten ist abhängig von deren chemischen Zusammensetzung und der Intensität der von der radioaktiven Quelle ausgesandten Strahlung. In der Anfangsphase der "Mars Exploration Rover"-Mission im Jahr 2004 reichte eine Messdauer von weniger als einer Stunde aus, um einen ersten Überblick über die Zusammensetzung der Probe zu erhalten. Für die Erstellung eines hochaufgelösten Resonanzspektrums mit entsprechend höherer Messgenauigkeit und Aussagekraft wurden die Messungen bereits damals auf einen Zeitraum zwischen 6 und 12 Stunden ausgedehnt.
Allerdings verfügt das als Quelle verwendete Kobalt-57 über eine relativ niedrige Halbwertzeit von lediglich 271 Tagen. Die Intensität der für die Messungen ausgesandten Strahlung lässt also immer weiter nach. Eine Messung, welche im Frühjahr 2004 noch 6 Stunden dauerte, benötigte laut der Mößbauer-Arbeitsgruppe der Universität Mainz - diese ist für den Betrieb des Spektrometers auf dem Mars verantwortlich - im Januar 2008 nach dem Ablauf von etwas über 5 "Halbwertzeiten" bereits einen Zeitraum von etwa 40 Stunden, um ein vergleichbares Resultat zu erreichen.
Mittlerweile hat das Mößbauer-Spektrometer von Opportunity bereits 12 Halbwertzeiten durchlaufen, was aussagekräftige Messungen noch langwieriger werden lässt. Für die Erstellung eines vergleichbar aussagekräftigen Spektrums müssen jetzt bereits
deutlich über 100 Stunden reine Messzeit investiert werden.
Erschwerend kommt hinzu, dass das Mößbauer-Spektrometer mittlerweile nicht mehr "nonstop" eingesetzt werden kann. Das Instrument - speziell eine der Hardwarekomponenten - ist extrem temperaturempfindlich. Das für die Bewegung der radioaktiven Quelle über dem Ziel verantwortliche Schwungrohr arbeitet ( eventuell aus Alterungsgründen ) nur noch in einem bestimmten Temperaturbereich zuverlässig, so dass die Messungen nur noch zu bestimmten Zeitpunkten während des (Mars)Tages durchgeführt werden können.
Allgemein gilt mittlerweile : Je höher die Umgebungstemperatur, desto besser ist dies anscheinend für das Schwungrohr. Dummerweise bedeuten höhere Temperaturen aber auch, dass sich die Moleküle in der zu untersuchenden Probe dann schneller bewegen, was wiederum zu einem "Schmiereffekt" in den zu erstellenden Spektren führt. Um einen möglichst guten Kompromiss zwischen der Benutzbarkeit des Schwungrohres und der Qualität der Messergebnisse zu erreichen erfolgen die Messungen derzeit nur zu bestimmten Zeiten während der Vormittags- und Nachmittagsstunden.
Wie lange pro Tag mit dem Instrument gemessen wird und viele Monate es insgesamt dauern wird, um dabei eine Gesamtmessdauer von den gegenwärtig benötigten deutlich über 100 Stunden zu erreichen, kann ich Dir allerdings leider auch nicht sagen...
Mehr zu dem Instrument :
http://athena.cornell.edu/pdf/tb_moss.pdf ( engl. )
Schöne Grüße aus Hamburg - Mirko
