Artículo de método

Medición de la conductividad eléctrica para estudiar la formación de salmueras en condiciones marcianas

DOI:

10.3791/61217

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28 de julio de 2021

 ,  ,  , 
1Group of Atmospheric Science, Department of Computer Science, Electrical and Space Engineering, Luleå University of Technology, 2Centro de Astrobiología (INTA-CSIC), 3Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (UGR-CSIC), 4School of Geosciences, University of Aberdeen

* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

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El objetivo del protocolo es monitorizar la hidratación de las sales y el proceso de formación de salmuera. La conductividad eléctrica se utiliza como técnica de medición. Los experimentos se realizan en un entorno marciano simulado de temperatura, humedad relativa y atmósfera de dióxido de carbono.

Resumen

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En este trabajo se describe un protocolo para diseñar experimentos que estudien la formación de salmueras en condiciones marcianas y monitorizar el proceso con medidas de conductividad eléctrica. Utilizamos el instrumento Engineering Qualification Model (EQM) of Habitability: Brines, Irradiation, and Temperature (HABIT)/ExoMars 2022 para la configuración del experimento, pero proporcionamos una breve descripción de la construcción de una configuración de medición de conductividad eléctrica sencilla y económica. El protocolo sirve para calibrar las mediciones de conductividad eléctrica de la delicuescencia de la sal en salmuera en un entorno marciano simulado. Las condiciones marcianas de temperatura (-70 °C a 20 °C), humedad relativa (0% a 100%) y presión (7 a 8 mbar) con atmósfera de dióxido de carbono se simularon en la cámara de simulación de Marte de SpaceQ, una instalación de la Universidad Tecnológica de Luleå, Suecia. La forma hidratada de la cantidad conocida de sal acomodada entre un par de electrodos y, por lo tanto, la conductividad eléctrica medida, depende predominantemente de su contenido de agua y de la temperatura y humedad relativa del sistema. Las mediciones de conductividad eléctrica se llevaron a cabo a 1 Hz mientras se exponían las sales a una humedad relativa en continuo aumento (para forzar la transición a través de varios hidratos) a diferentes temperaturas marcianas. Para la demostración, se recreó un ciclo día-noche en Oxia Planum, Marte (el lugar de aterrizaje de la misión ExoMars 2022).

Introducción

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Uno de los principales temas de investigación de la exploración planetaria es el ciclo del agua, pero es difícil diseñar un procedimiento general, robusto y escalable, que permita monitorear la interacción de la atmósfera con el suelo. Las simulaciones de laboratorio pueden recrear las atmósferas planetarias, las superficies y las interacciones en su interior. Sin embargo, conlleva un desafío, desde la adquisición del equipo necesario hasta la capacitación del personal. En este artículo se describe un protocolo para diseñar experimentos que estudian la formación de salmueras en condiciones marcianas de temperatura, humedad relativa y atmósfera de dióxido de carbono, y se monitorea el proceso con mediciones de conductividad eléctrica. También proporcionamos una breve descripción de la construcción de una configuración de medición de conductividad eléctrica simple y económica. El protocolo puede adaptarse para diseñar experimentos similares en el vacío u otras atmósferas planetarias.

Importancia de los estudios de formación de salmuera
Las sales higroscópicas pueden absorber el vapor de agua atmosférico para formar soluciones líquidas en un proceso llamado delicuescencia. Este proceso crea salmuera en condiciones favorables en la superficie de la Tierra y Marte que es probable que exista en ciertos momentos y lugares. El proceso inverso llamado eflorescencia también es posible cuando las salmueras se deshidratan en condiciones desfavorables. La existencia plausible de salmueras en la superficie o el subsuelo de Marte tiene varias implicaciones en los estudios terrestres y marcianos actuales. Además, las sales pueden hidratar, retener y liberar moléculas de agua, lo que también afecta el ciclo del agua y las propiedades del regolito.

Existe un creciente interés internacional en determinar las condiciones de temperatura, humedad relativa y presión que son favorables para la formación de salmueras debido a la delicuescencia de sales y mezclas de sales, tanto para la Tierra como para Marte. Las observaciones de campo de las pistas de agua oscuras y empinadas cerca de la cuenca del Estanque Don Juan (DJP) y la formación de parches húmedos en los Valles Secos de McMurdo en la Antártida se han atribuido a la formación de salmuera en los sedimentos ricos en cloruro de calcio1.

Estos resultados también han sido validados con experimentos de laboratorio que simulan bajas temperaturas entre -30 °C y 15 °C y una humedad relativa entre 20% y 40%2. Las evaporitas que contienen cloruro en la región de Yungay, en el núcleo hiperárido del desierto de Atacama, Chile, pueden absorber agua y albergar vida microbiana3. Los procesos que ocurren en el DJP y en los lugares más secos de la Tierra, como el desierto de Atacama, pueden ser análogos a varios de los estudios marcianos que sugieren que procesos similares podrían estar ocurriendo en el actual Marte 1,2,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13 ,14,15,16. Recientes observaciones de teledetección del Salar de Uyuni (Altiplano boliviano) han descrito un proceso similar al que se observa en Marte desde la órbita17. A pesar de las duras condiciones, el proceso de formación de salmuera impulsado por la delicuescencia puede mantener agua líquida en cantidades lo suficientemente grandes como para permitir que las colonias de bacterias prosperen profundamente dentrode los nódulos de sal. Esto es de interés para los astrobiólogos y científicos planetarios.

Se ha reportado la absorción y desorción diurna de la humedad atmosférica por las sales delicuescentes en el regolito marciano 4,5. Ya se ha estudiado el proceso de formación de salmuera de los percloratos existentes en Marte, observando los cambios de fase o estado de hidratación de las partículas individuales de sal 1,9,18. También se han realizado diferentes estudios relacionados con la salmuera en condiciones relevantes para Marte para determinar los valores de humedad relativa a los que las sales y mezclas de sales relevantes para Marte experimentarán delicuescencia y eflorescencia 19,20,21. Otros han utilizado estas condiciones experimentales para estudiar las tasas de evaporación de las salmueras a la temperatura marciana, la humedad relativa y la atmósfera de dióxido de carbono22.

Métodos de detección y monitoreo de formaciones de salmuera
Existen varios métodos para monitorear el proceso de formación de salmuera. La observación visual y las imágenes en las longitudes de onda visibles son las más simples. El pesaje de las sales para controlar el aumento de masa bien podría utilizarse23. Por lo general, los parámetros ambientales como la temperatura, la humedad relativa y la presión se monitorean para interpretar adecuadamente las observaciones. En algunos estudios se utilizó un higrómetro. Las propiedades higroscópicas de las sales también pueden medirse con analizadores de movilidad diferencial o balanzas electrodinámicas, pero su funcionamiento no es lo suficientemente preciso más allá de una humedad relativa del 90%24. En estudios recientes, los microscopios electrónicos de transmisión y de barrido (TEM y SEM) se han utilizado ampliamente. Ambos microscopios tienen células ambientales que permiten estudiar la interacción del agua con las partículas individuales de sal24. Los cambios de fase y las transiciones en las partículas individuales de sal se detectan generalmente con espectroscopía óptica, infrarroja (IR) o Raman incorporada en la configuración experimental 8,13,19,20,25. Los métodos espectroscópicos existentes ofrecen buenos límites de observación y una clara detección de cambios de fase, pero no son compatibles para monitorear muestras de sal a granel y para el monitoreo continuo del proceso de formación de salmuera a través de las etapas intermedias de las transiciones de fase. Además, los dispositivos microscópicos basados en láser, como el "microscopio Raman", son caros y pueden requerir una configuración experimental compleja.

Utilizamos la conductividad eléctrica como técnica de medición. Las mediciones para determinar la humedad relativa a la que las sales experimentan delicuescencia se han realizado utilizando conductividad eléctrica donde los valores derivados concordaban bien con los determinados con un higrómetro estándar26. Las series temporales del proceso de formación de salmuera de las sales delicuescentes han sido estudiadas previamente por Heinz et al.27 utilizando la conductividad eléctrica. En este caso, utilizaron una mezcla de simulante JSC Mars-1a y percloratos o cloruros. La técnica de conductividad eléctrica también se ha utilizado para detectar agua líquida o congelada en suelos28,29. La ventaja de este método es que se puede aplicar tanto a muestras pequeñas como medianas, siempre que estén contenidas en el espacio entre los dos electrodos.

Este protocolo podría ser útil para diseñar experimentos similares que impliquen controlar la temperatura y la humedad relativa en el vacío o simular las atmósferas extraterrestres como Marte y otras.

figure-introduction-1
Figura 1: Construcción de la configuración del experimento. Un diagrama de bloques que muestra una configuración simple de medición de conductividad eléctrica que comprende los componentes principales, como electrodos, circuitos de medición y un Arduino. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La conductividad eléctrica de las salmueras se puede medir con una configuración simple y económica, como se muestra en la Figura 1. Los productos específicos para construir la configuración se dan en la Tabla de Materiales. La configuración consiste principalmente en un par de electrodos metálicos de las mismas dimensiones, separados por una distancia conocida dentro de la cual se acomodan la sal o las mezclas de sales para el estudio. Se puede utilizar un detector de temperatura de resistencia PT1000 para medir la temperatura de las sales. Uno de los extremos planos de los electrodos se puede soldar a cada terminal de un cable coaxial blindado. Del mismo modo, los dos terminales del sensor se pueden soldar a otro cable coaxial blindado. Los otros extremos de cada uno de estos cables coaxiales se pueden conectar a los circuitos para medir la conductividad eléctrica y la temperatura, respectivamente. Se puede utilizar una placa Arduino y un simple monitor de datos en serie para recuperar los datos y almacenarlos.

En el contexto de este experimento, utilizamos el Modelo de Calificación de Ingeniería (EQM) del instrumento HABIT/ExoMars 2022, la réplica más cercana del Modelo de Vuelo (FM) que volará a Marte en 2022. HABIT significa Habitabilidad: Salmueras, Irradiación y Temperatura. Es una de las dos cargas útiles europeas de la plataforma de superficie ExoMars 2022 Kazachok y tiene el objetivo de estudiar las condiciones de habitabilidad en el lugar de aterrizaje, Oxia planum, Marte. El Experimento de Transición de Observación de Salmuera a Líquido (BOTTLE) es uno de los componentes del instrumento HABIT con el propósito de demostrar la estabilidad del agua líquida en Marte31. El protocolo aquí descrito sirve para calibrar las mediciones de conductividad eléctrica en función de la formación de salmuera en condiciones marcianas de temperatura, humedad relativa y atmósfera de dióxido de carbono31. Esto se aplica para recuperar las mediciones calibradas de conductividad eléctrica de BOTTLE que ayudan con la detección del proceso de formación de salmuera líquida en Marte, que es uno de los principales objetivos de su misión18. Por calibración, aquí nos referimos a la calibración a nivel de experimento. La calibración a nivel de instrumento se realiza con la determinación de las constantes geométricas de la celda de cada par de electrodos y con estándares de calibración de conductividad eléctrica conocida31.

Protocolo

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1. Construcción de la configuración del experimento para medir la conductividad eléctrica

  1. Elija las dimensiones de los electrodos y la distancia entre el par de electrodos. Las dimensiones de los electrodos dependen de las dimensiones del recipiente de muestra y, por lo tanto, de la cantidad de sales utilizadas. Las dimensiones del contenedor HABIT BOTTLE que se mencionan a continuación se pueden tomar como referencia para el recipiente de muestra y la cantidad de sales se puede consultar desde el Paso 2.1. La constante geométrica de la celda se puede derivar de la ecuación (1).
    figure-protocol-1(1)
    donde, d - distancia entre el par de electrodos, y
    A - Área de los electrodos (= Longitud x Anchura).
    La constante geométrica de la celda, K, decide el rango de conductividad eléctrica al que es sensible la configuración de medición. Por ejemplo, K = 1 cm-1 puede medir en un rango de 5 a 200, 000 μScm-1, mientras que K = 10 cm-1 puede medir en un rango de 10 μScm-1 a 1 Scm-1. Puede haber varios niveles de pares de electrodos. La elección del material puede ser de cobre, platino, oro, etc. Varios experimentos a largo plazo en las instalaciones de Omnisys Instrument AB, Suecia, con electrodos de oro y platino, que pasan corriente continua (CC) en medio de salmuera, han demostrado que los electrodos de oro son los preferidos en términos de mejor resistencia a la corrosión para esta operación.
    NOTA: HABIT tiene un total de 16 pares de electrodos con la posibilidad de estudiar seis sales diferentes en tres niveles (dos celdas de esquina miden solo con pares de electrodos bajos y medios) separadas dentro de un contenedor de dimensiones de 25 mm x 15 mm x 15 mm (largo x ancho x alto). BOTTLE utiliza tres niveles de pares de electrodos de dimensiones: Bajo: 1,6 x 0,4, Medio: 1,6 x 0,2, Alto: 1,6 x 0,2, separados a 2,5 cm produciendo una constante de celda de 3,9062 cm-1 y 7,8125 cm-1. Las mediciones se realizaron utilizando un sistema de medición óptico (por ejemplo, Mitutoyo MF 176).
  2. Prepare un recipiente con superficies planas para contener las sales a estudiar como se muestra en la Figura 1. El tamaño del contenedor se puede elegir en función de las dimensiones geométricas de los electrodos y de la distancia entre el par de electrodos donde se alojan las sales. Se puede adaptar la configuración de varios contenedores. Los contenedores pueden estar impresos en 3D en PLA o preferiblemente fresados con aluminio u otro metal, deben protegerse contra la pérdida de agua como fugas de vapor o líquido a través de las paredes.
  3. Prepare el recubrimiento de resina epoxi 2216 y aplíquelo en las paredes de los recipientes. Deje reposar durante una hora y cure el recipiente o recipientes recubiertos a 66 °C durante 2 horas.
    NOTA: El recubrimiento epoxi se puede disolver en un solvente y rociar para obtener mejores resultados.
  4. Coloque el par de electrodos en las paredes opuestas de los recipientes y péguelos con la resina epoxi 2216 que ya se aplicó.
  5. Utilice un cable coaxial largo blindado y suelde los extremos de un lado al punto de contacto de cada uno de los electrodos en un par.
  6. Conecte el otro extremo del cable coaxial blindado a los dos terminales del circuito de medición de conductividad eléctrica.
    NOTA: Se puede construir un circuito de medición de conductividad eléctrica simple con un terminal a una fuente de voltaje de CA para generar pulsos eléctricos a una frecuencia especificada y el otro terminal a un circuito divisor de voltaje para leer la caída de voltaje a través del par de electrodos. Los pines de salida digital de Arduino se pueden utilizar en modo de modulación de ancho de pulso (PWM) para generar el voltaje de CA requerido. El voltaje de CA se utiliza para evitar la corrosión de los electrodos. La caída de voltaje a través del par de electrodos también se puede medir con los pines de entrada analógica del Arduino con su convertidor de analógico a digital (ADC) de 10 bits incorporado. Otros circuitos comerciales también están disponibles.
  7. Del mismo modo, use pasta térmica para pegar el detector de temperatura de resistencia (RTD) PT1000 en una de las paredes de los contenedores.
  8. Utilice otro cable coaxial apantallado largo para conectar un lado a los dos terminales del sensor PT1000 y el otro lado a un circuito de medición de temperatura.
    NOTA: Se puede construir un circuito de medición de temperatura simple con un terminal a una fuente de voltaje de CC y el otro terminal a un circuito divisor de voltaje para leer la caída de voltaje a través del sensor PT1000 que se puede medir con los pines de entrada analógica del Arduino con su convertidor analógico a digital (ADC) de 10 bits incorporado. Otros circuitos comerciales también están disponibles.
    1. Para preparar el instrumento HABIT para la configuración experimental, separe la conexión del cable entre el componente BOTTLE y la unidad electrónica (UE). A continuación, desenrosque los 8 tornillos M3 de la BOTELLA, para quitar la tapa superior y el portafiltros HEPA para exponer las seis celdas abiertas. Antes de introducir las sales a estudiar, limpie las celdas y los electrodos del biberón, preferiblemente utilizando una solución limpiadora de electrodos y un bastoncillo de algodón estéril para eliminar cualquier partícula o líquido.
    2. Lleve a cabo la calibración de las mediciones de conductividad eléctrica de la instalación antes de alimentar las sales, utilizando un conjunto de estándares de calibración con valores de conductividad eléctrica conocidos para determinar los coeficientes de la función de calibración para cada par de electrodos. Utilice la medición de conductividad eléctrica de 0,0364 μScm-1 (como punto cero o seco) cuando BOTTLE se sometió a condiciones de vacío en una cámara de vacío térmico y se mantuvo a 25 °C como la conductividad eléctrica de cero absoluto del sistema. Además, utilice dos patrones de calibración: 84 μScm-1 y 1413 μScm-1 para derivar una función de calibración de dos puntos, como se muestra en la ecuación (2).
      figure-protocol-2(2)
      donde, σcalibrado - Conductividad eléctrica real calibrada,
      σmedido: conductividad eléctrica medida en bruto, y
      a2,a 1,a 0 - Constantes polinómicas
    3. Ajuste la conductividad eléctrica bruta medida por la configuración en la función de calibración derivada para lograr una medición de conductividad eléctrica real.
      NOTA: La calibración inicial se realiza manteniendo la temperatura del sistema a 25 °C. Sin embargo, a medida que la temperatura cambia durante el experimento, los valores de conductividad eléctrica cambian. A medida que se vuelve complejo derivar las funciones de temperatura frente a conductividad eléctrica a diferentes temperaturas, usamos datos de temperatura solo para determinar el estado de fase de la salmuera. Nazarious et al.31 han analizado este aspecto en detalle.

2. Manipulación de las muestras de sal delicuescente

  1. Pesar una cantidad específica de sal o muestra que se considere para el estudio. Pesamos 1,5 g de cada una de las cuatro sales diferentes: cloruro de calcio CaCl2, sulfato férrico Fe2(SO4)3, perclorato de magnesio Mg(ClO4)2 y perclorato de sodio NaClO4en recipientes individuales.
    ATENCIÓN: Algunas sales, en particular los percloratos, son corrosivas y, por lo tanto, debe evitarse cualquier contacto con la piel o los ojos.
    1. Utilice prendas químicas adecuadas, gafas y guantes de nitrilo mientras manipula las sales. En caso de contacto con la piel o los ojos, enjuague inmediatamente con abundante agua y consulte a un médico.
      NOTA: Además de las sales, añadimos 0,75 g de sal sódica de ácido algínico (Super Absorbent Polymer, SAP) en cada uno de los cuatro recipientes con sal y mezclamos bien para obtener una mezcla uniforme de sal y SAP. Utilizamos SAP como agente solidificante como medida de seguridad para evitar que la salmuera subiera por capilaridad y se escurriera del instrumento del modelo de vuelo. Mientras que las sales absorben agua gaseosa del ambiente atmosférico, el SAP absorbe agua de estado líquido, de la salmuera líquida de sales una vez que está en contacto con ella. La adición de SAP se debió puramente a las limitaciones de ingeniería para almacenar las sales en las condiciones de la Tierra (antes del lanzamiento de ExoMars en 2022) y tiene menos significado para el experimento en sí. En consecuencia, la medición de la conductividad eléctrica es el resultado de la mezcla de sal + SAP + agua que se espera. Dado que el objetivo de este experimento es monitorear la absorción de agua en todo el sistema, los cambios en la conductividad eléctrica desde el estado seco de sal + SAP hasta los estados hidratados se consideran relevantes para la interpretación. El procedimiento de calibración también se llevó a cabo para la misma combinación de sal + SAP.
    2. Utilice las mismas mezclas y pesos de sal y SAP que se utilizaron para el modelo de vuelo del componente BOTTLE del instrumento HABIT/ExoMars.

3. Alimentación de las muestras de sal en la configuración del experimento

  1. Transfiera con cuidado la totalidad de la sal previamente pesada en el paso 2 al recipiente o recipientes del experimento.
    NOTA: La mezcla de sal y SAP previamente pesada se transfirió cuidadosamente a las cuatro celdas de BOTTLE en el siguiente orden: Celda-2: cloruro de calcio CaCl2, Celda-3: sulfato férrico Fe2(SO4)3, Celda-4: perclorato de magnesio Mg(ClO4)4, Celda-5: perclorato de sodio NaClO4. La celda 1 y la celda 6 quedaron vacías.
    1. Sigue el mismo orden en el modelo de vuelo de BOTTLE, por lo que esta configuración y experimento está dirigido a la calibración e interpretación de su funcionamiento en Marte.
  2. Nivele la superficie superior de las sales de manera que cubran los electrodos. Elija la cantidad de sales para lograr este criterio.
    NOTA: Cada mezcla de sal y SAP de BOTTLE pesaba 2,25 g en total y cubría el electrodo bajo en cada celda. Esta cantidad se eligió para que la salmuera formada no se desborde.
  3. Use un filtro HEPA para cubrir la parte superior de los contenedores. Esto permitirá la interacción de las sales con la humedad relativa ambiental del ambiente simulado.
    NOTA: Se utilizó un filtro HEPA a base de nailon con un marco de soporte para cubrir las mezclas de sal y SAP en BOTTLE y la tapa superior de BOTTLE se aseguró con 8 pernos M3.

4. Instalación de la configuración del experimento en la cámara de simulación

  1. Coloque el/los recipiente(s) del experimento en la cámara de simulación32. Asegúrese de que haya un buen contacto térmico entre la mesa de trabajo de la cámara y los recipientes.
  2. Coloque el circuito de medición de conductividad eléctrica y temperatura fuera de la cámara. Esto evitará cualquier ruido inducido por la temperatura en los circuitos que pueda comprometer las mediciones.
  3. Realice la conexión de energía y datos entre los circuitos de medición y los contenedores a través de un conector intermedio de la cámara de simulación.
    NOTA: BOTTLE utiliza un cable dividido dedicado para sus 2x conectores DB-9 de la UE al conector DB-25 interior de la cámara. El cable dividido es un cable de conexión de alimentación y datos personalizado específico para este propósito. Desde el exterior del conector DB-25 de la cámara, se conectó otro cable dividido con las conexiones de alimentación a una fuente de alimentación de CC y las 2 conexiones de datos USB a un ordenador portátil con el software HABIT EQM LabView instalado.

5. Controles de la cámara de simulación

figure-protocol-3
Figura 2: Controles de la cámara de simulación32. Representación de la cámara de simulación de Marte con sus diversos sistemas de control de temperatura, humedad relativa y presión de dióxido de carbono. También se muestran las tomas de corriente y de conexión de datos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

  1. Mantener la temperatura de la mesa de trabajo entre 20 °C y -30 °C
    NOTA: La temperatura de la mesa de trabajo se regula mediante el sistema de alimentación de nitrógeno líquido (LN2) según el protocolo que se muestra en la Figura 2. Inicialmente, la cámara se mantiene a la temperatura ambiente del laboratorio.
    1. Abra la válvula para el flujo de LN2. La temperatura comenzará a disminuir.
    2. Establezca la temperatura deseada en el controlador de retroalimentación. El sensor de temperatura PT100 instalado en la mesa de trabajo actúa como un bucle de retroalimentación.
    3. Una vez alcanzada la temperatura deseada, cierre la válvula para cerrar el flujo de LN2.
  2. Mantenimiento de la presión de dióxido de carbono
    1. Encienda la bomba de vacío hasta que la presión dentro de la cámara marque vacío.
    2. Una vez que la cámara esté en vacío, apague la bomba de vacío e inyecte la cámara con gas CO2 hasta que alcance la presión de 7-8 mbar.
  3. Mantenimiento de la humedad relativa
    1. Inyecte el agua en incrementos de 0,5 mL, utilizando una jeringa Swagelok de acero inoxidable instalada en la cámara. Esto aumentará la humedad relativa gradualmente.
      NOTA: La jeringa está a su vez conectada a una válvula de bola, por lo que la jeringa se puede usar para inyectar agua varias veces.
    2. Asegúrese de que la presión esté dentro de los límites. De lo contrario, libere la presión ajustando la válvula.

6. Experimento de conductividad eléctrica vs humedad relativa

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Figura 3: Experimento de conductividad eléctrica vs humedad relativa. Pasos del protocolo del experimento para realizar el experimento de calibración para derivar la relación de la conductividad eléctrica en función de la humedad relativa. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

  1. Encienda la bomba de vacío rotativa para eliminar todo el aire del interior de la cámara. La presión dentro de la cámara se reducirá a un orden de 10-3 mbar.
    NOTA: La humedad relativa será cercana a cero. La temperatura ambiente de la mesa de trabajo de la cámara es de unos 20 °C. Puede haber un aumento en la conductividad eléctrica y la temperatura de la botella (la delicuescencia es una reacción exotérmica) a medida que se reduce la presión.
  2. Inyecte con cuidado la atmósfera de dióxido de carbono del cilindro de gas para mantener una presión entre 7 y 8 mbar.
  3. Ajuste la temperatura de la mesa de trabajo a un valor determinado de modo que el PT1000 que mide la temperatura del contenedor registre 20 °C.
  4. Espere unos 5 minutos a 20 °C para lograr el equilibrio y comience la adquisición de datos siguiendo el paso 7.
  5. Inyecte lentamente agua dentro de la cámara utilizando el sistema de jeringas y mantenga la humedad relativa al 10% y espere 5 minutos para lograr el equilibrio. Si la presión aumenta al aumentar la humedad relativa, ajuste la válvula de la bomba de vacío rotativa para eliminar la atmósfera adicional.
  6. La ralentización aumenta la humedad relativa a 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% y 100%. A cada valor de humedad relativa, manténgalo durante unos 5 minutos para lograr el equilibrio y comience la adquisición de datos siguiendo el paso 7.
    NOTA: Esto concluye un conjunto de experimentos de calibración según el protocolo que se muestra en la Figura 3.
  7. Es posible que la muestra de sal ya haya formado la salmuera. Deseche las muestras de sal del (los) recipiente (s).
  8. Renueve las muestras de sal para el siguiente experimento siguiendo el paso 8.
  9. Del mismo modo, reduzca la temperatura de la mesa de trabajo para mantener la temperatura del contenedor a 15 °C, 10 °C, 5 °C, 0 °C, -5 °C, -10 °C, -15 °C, -20 °C, -25 °C y -30 °C. En cada parada, repita los pasos 6.5 a 6.8 para realizar la medición de la conductividad eléctrica de las muestras de sal.
    NOTA: Como medida de seguridad, por debajo de -33 °C, el calentador de botellas se activará para mantener una temperatura entre -30 °C y -33 °C. Por lo tanto, realizamos experimentos hasta -30 °C. Pero uno puede optar por temperaturas más bajas.
  10. El aumento a la temperatura ambiente desde la temperatura más fría de -30 °C podría lograrse apagando el experimento, liberando el vacío y abriendo la puerta frontal de la cámara, permitiendo que el aire ambiente del laboratorio se mezcle y aumente naturalmente la temperatura del recipiente. Para obtener datos adicionales, se puede optar por permitir que la temperatura aumente naturalmente dentro de la cámara. Sin embargo, será un proceso muy lento y puede tardar entre 7 y 10 horas.

7. Registro y almacenamiento de los datos

  1. Utilice el monitor serie incorporado de Arduino o un software de monitor serie de terceros (por ejemplo, m Teraterm, Realterm, etc.).
  2. Configure el Arduino para leer de los circuitos de medición a una frecuencia de 1 Hz durante una hora continua seguida de los primeros 5 minutos de cada hora. Esto puede ser aplicable para la simulación diurna-nocturna mariana descrita en el paso 9.
  3. Ajuste el voltaje de la fuente de alimentación de CC según lo especificado para los circuitos de medición.
    NOTA: El cable de alimentación de HABIT se conecta a una fuente de alimentación de corriente continua de 28 V y las 2 conexiones de datos USB a un ordenador portátil con el software HABIT EQM LabView instalado. El software solo es compatible con Windows 10.
  4. Introduzca el puerto COM serie para la conexión de datos y ejecute el programa Arduino.
    NOTA: Consulte el Administrador de dispositivos para identificar los puertos COM correctos.
  5. Adquiera datos durante los primeros 100 segundos y detenga la adquisición de datos cerrando el monitor serie. Recuerde copiar los datos de la ventana del monitor serie Arduino.
  6. Abra un editor de texto y pegue los datos copiados para guardarlos como .txt o .csv formato de archivo de datos para facilitar el posprocesamiento con MATLAB o Python.
    NOTA: El software de terceros puede tener la función de guardado automático.
  7. Asigne un nombre al archivo de datos para que coincida con la descripción del experimento.
  8. Para el siguiente conjunto de adquisición de datos, primero apague y encienda la configuración del experimento apagando y encendiendo la fuente de alimentación de CC y repita los pasos 7.3 a 7.7.
    1. Para el software HABIT EQM LabView: En la pestaña Principal , introduzca los dos puertos COM Puerto COM 1 y Puerto COM 2, cada uno correspondiente a una de las conexiones de datos USB. Haga clic en Conectar y, a continuación, en Iniciar para la adquisición de datos a una frecuencia de 1 Hz. Registre los datos durante los primeros 100 segundos.
    2. Para ver los datos adquiridos, haga clic en la pestaña Depurar y en la vista de datos Abrir en tiempo real. Esto abrirá una nueva ventana con múltiples pestañas, cada una correspondiente a diferentes mediciones del instrumento HABIT. Para este experimento nos preocupamos por las pestañas: "Celda 2", "Celda 3", "Celda 4", "Celda 5", "Temperatura de la UE" y "Temperatura CU". Los datos se guardarán como "Log.txt" en formato HEX en la carpeta "C:\LABVIEW\Data" del portátil. La repetición de la ejecución del software reemplazará los datos existentes en el archivo "Log.txt".

8. Renovación de las muestras de sal

NOTA: Este paso se sigue para introducir muestras de sal seca para cada nuevo experimento.

  1. Detenga el experimento y desconecte con cuidado los cables y descargue los recipientes del experimento de la cámara de simulación.
  2. Retire con cuidado el filtro HEPA y las muestras de sal de los recipientes y colóquelos en bolsas separadas selladas contra riesgos biológicos.
    NOTA: Los percloratos y las otras sales no son seguros para desechar en el fregadero con agua corriente o en la eliminación general de desechos. Se debe tener cuidado de empacarlos en bolsas selladas contra riesgos biológicos y desecharlos según las normas de eliminación de desechos químicos. Si se estudian otras muestras, como muestras de regolito, polímeros, etc., los productos de desecho se pueden manejar según lo recomendado por la hoja de datos de seguridad (SDS) de esos productos.
  3. Limpie suavemente y vuelva a colocar los recipientes para el próximo experimento.
  4. Siga los pasos 2 a 4 para llenar las muestras de sal en los recipientes y volver a colocarlas dentro de la cámara de simulación.

9. Simulación de un ciclo día-noche en Marte

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Figura 4: Simulación de un ciclo día-noche en Marte. Pasos del protocolo del experimento para realizar la simulación del Sol de Marte. Tenga en cuenta que los pasos 6 y 7 se cambian de la figura 3 ya que para la simulación día-noche marciana, la humedad relativa se establece inicialmente por encima del 80% antes de la disminución de la temperatura (transición día-noche). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

  1. Siga los pasos 2 a 4 para configurar el experimento de demostración.
  2. Siga el paso 7 para configurar el registro de datos del experimento y adquirir datos continuos durante la primera hora y durante los primeros 5 minutos de datos cada hora, a una frecuencia de 1 Hz.
    NOTA: HABIT utiliza este tipo de programación para monitorear a una buena frecuencia y evitar la sobreexposición de los electrodos a la corriente alterna.
  3. Simulando las condiciones ambientales en Oxia Planum, Marte en la cámara
    NOTA: Utilizamos la cámara de simulación de Marte de SpaceQ, una instalación de la Universidad Tecnológica de Luleå, Suecia, para esta demostración, como se muestra en la Figura 4.
    NOTA: Oxia Planum es el lugar de aterrizaje previsto de ExoMars 2022 en Marte.
    1. Encienda la bomba de vacío rotativa para eliminar todo el aire del interior de la cámara. La presión en el interior se reducirá a un orden de 10-3 mbar.
      NOTA: La humedad relativa será cercana a cero. La temperatura ambiente de la mesa de trabajo de la cámara es de unos 20 °C. Puede haber un aumento en la conductividad eléctrica y la temperatura del recipiente (la delicuescencia es una reacción exotérmica) a medida que se reduce la presión.
    2. Inyecte con cuidado la atmósfera de dióxido de carbono del cilindro de gas para mantener una presión entre 7 y 8 mbar.
    3. Inyecte lentamente agua dentro de la cámara utilizando la jeringa Swagelok para aumentar gradualmente la humedad relativa. Tenga cuidado de ajustar la válvula de la bomba de vacío rotativa para eliminar la atmósfera adicional si la presión aumenta más allá de los límites requeridos.
    4. Mantenga la presión atmosférica de dióxido de carbono de aproximadamente 7-8 mbar a aproximadamente 80% de humedad relativa.
    5. Abra lentamente el valor del sistema de paso LN2 para reducir la temperatura de la mesa de trabajo y simular la transición día-noche marciana. Observe la posible diferencia entre la temperatura de la mesa de trabajo y la temperatura del recipiente.
      NOTA: La tasa de disminución de temperatura se puede controlar ajustando el caudal LN2 .
    6. Deje que la temperatura baje hasta que la temperatura del recipiente sea de -30 °C (temperatura de la mesa de trabajo de -70 °C) y, a continuación, cierre el flujo de LN2 .
      NOTA: Como medida de seguridad, por debajo de -33 °C, el calentador de botellas se activará para mantener una temperatura entre -30 °C y -33 °C. Por lo tanto, realizamos el experimento hasta -30 °C. Pero uno puede optar por temperaturas más bajas.
    7. La mesa de trabajo y los recipientes se calentarán lentamente a la temperatura ambiente del laboratorio (transición noche-día). Es probable que la humedad relativa también aumente y también la presión. Recuerde operar la válvula de la bomba de vacío rotativa para eliminar el exceso de presión.
      NOTA: Aquí, con humedad relativa, nos referimos a correlacionar la cantidad de vapor de agua en el aire. Dado que el sensor de humedad relativa mide el aire, es razonable decir que, a mayor contenido de humedad, mayor humedad relativa. Inicialmente, cuando la mesa de trabajo se congela a -30 °C, el vapor de agua se condensa y se congela en la mesa, y cuando la temperatura aumenta, esta agua condensada se evapora a presiones marcianas y es detectada como humedad en el aire por el sensor de humedad relativa. Los cambios en la humedad relativa del aire ambiente se deben, por lo tanto, a un cambio en el estado del agua y a una liberación de escarcha de la mesa de trabajo al aire en forma de vapor cuando aumenta la temperatura.
    8. Cuando la temperatura del recipiente alcance los 20 °C (similar a la temperatura de la mesa de trabajo), apague el experimento, liberando el vacío y abriendo la puerta frontal de la cámara para eliminar la configuración del experimento.

Resultados

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Los datos adquiridos en HABIT están en formato HEX y se convierten a formato ASCII antes de ser analizados. Los experimentos de calibración establecieron una relación entre los valores de conductividad eléctrica correspondientes a las formas de hidrato de las cuatro mezclas diferentes de sal-SAP a diversas temperaturas marcianas y condiciones de humedad relativa. La relación a 25 °C se muestra en la Figura 5A para el aire y en las Figuras 5B-5 E para las cuatro mezclas diferentes de sal y SAP, cloruro de calcio CaCl2-SAP, sulfato férrico Fe2(SO4)3 - SAP, perclorato de magnesio Mg(ClO4)2 - SAP y perclorato de sodio NaClO4- SAP, respectivamente. Observamos y catalogamos: i) la variabilidad en las mediciones de conductividad eléctrica en función de la temperatura, y ii) los rangos de conductividad eléctrica del aire y de las mezclas de sal-SAP en función de la humedad relativa. Esta información será fundamental para interpretar el nivel de hidratación de las mezclas de sal-SAP de la operación de BOTTLE en Marte, considerando las condiciones de conductividad eléctrica, temperatura y humedad relativa recuperadas.

En la Figura 5A, observamos una correlación directa entre la conductividad eléctrica y la humedad relativa del aire. A medida que la humedad relativa dentro de la cámara se incrementó inyectando agua en incrementos de 0,5 mL, el aire aumentó su humedad relativa como sucede en las condiciones de Marte. La conductividad eléctrica aumentó significativamente. El electrodo inferior es presumiblemente más frío debido a su proximidad a la mesa refrigerada, lo que a su vez conduce a una HR más alta y una EC más alta. Para la combinación dada de temperatura y humedad relativa a presiones marcianas durante este experimento, también registramos una conductividad eléctrica máxima (no compensada por temperatura) del aire a una humedad relativa del 59%. Las figuras 5B-5 E muestran que las cuatro mezclas de sal y SAP capturaron agua en diferentes grados. Se observó un aumento gradual de la conductividad eléctrica desde HR=0% para el cloruro de calcio y el perclorato de sodio, y un aumento de alrededor de HR=40-50% en el caso del sulfato férrico y el perclorato de magnesio. Todas las mezclas de sal-SAP tuvieron el valor máximo al 85%, el máximo que logramos dentro de la cámara.

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Figura 5: Conductividad eléctrica en función de la humedad relativa (1% - 85%) a 25 °C. (A) Las conductividades eléctricas del aire, (B) del cloruro de calcio, (C) del sulfato férrico, (D) del perclorato de magnesio y del perclorato de sodio se muestran en escala logarítmica con base 10. La Unidad de Electrónica (UE) registró una temperatura media de 25,27 °C (Mín.: 24.12 °C, Máx.: 25.95 °C), la Unidad de Contenedores (CU) registró un aumento de temperatura de 19,6 °C a 32,91 °C como resultado de la exotermicidad de la captura de agua. La temperatura media de la mesa de trabajo fue de 19,11 °C y la temperatura media del aire fue de 19,16 °C. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La conductividad eléctrica de una sal depende de una variedad de factores. Al final del experimento, observamos que el sulfato férrico era el menos hidratado (ver Figura 7) mostrando valores de conductividad eléctrica más bajos que el aire. La conductividad eléctrica entre los electrodos también es sensible al área de contacto con la mezcla de sal + SAP. Parte del material granular, incluido el SAP, puede ser un mejor aislante que el aire humectado. El aire en el recipiente vacío tenía suficiente contenido de humedad que se movía libremente, lo que resultaba en una conductividad eléctrica más alta (ver Figura 5A) que el sulfato férrico, que no tenía ninguna contribución en términos de suficiente agua absorbida para mostrar una señal de conductividad eléctrica significativa (ver Figura 5C). También observamos gotas de agua en los recipientes vacíos al final de los experimentos, lo que muestra que el aire entre los electrodos estaba en algún momento saturado y permitía la formación de niebla y parte de ella se condensaba en los lados, como se ve en la Figura 5A. La ausencia de baja conductividad del electrodo podría significar que las partículas de sal en contacto con el electrodo inferior estaban completamente congeladas (más frías en la parte inferior del instrumento debido a su contacto directo con la mesa de trabajo de la cámara) sin mostrar conductividad eléctrica.

Como práctica de demostración de la operación de HABIT en Marte tras un aterrizaje exitoso a principios de 2021, simulamos un Sol de las condiciones ambientales en Oxia Planum, el lugar de aterrizaje previsto de la misión ExoMars 2022. Los resultados obtenidos imitan el ciclo día-noche de la operación de BOTTLE en Marte y proporcionan datos de primera mano en condiciones relevantes. La Figura 6 muestra que durante la simulación del ciclo día-noche marciano, se ha observado delicuescencia en todas las mezclas de sal-SAP. Las figuras 6C-6 F muestran los valores de conductividad eléctrica de las cuatro mezclas diferentes de sal y SAP, cloruro de calcio CaCl2-SAP, sulfato férrico Fe2(SO4)3 - SAP, perclorato de magnesio Mg(ClO4)2 - SAP y perclorato de sodio NaClO4-SAP, respectivamente.

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Figura 6: Mediciones calibradas de conductividad eléctrica de la simulación del Sol de Marte. (A) Se muestran la presión y la humedad relativa, (B) la temperatura del suelo y del aire, (C) el cloruro de calcio, (D) el sulfato férrico, (E) el perclorato de magnesio, (F) las conductividades eléctricas del perclorato de sodio (en escala logarítmica con base 10), y (G) las temperaturas de la unidad electrónica (UE) y la unidad de contenedor (CU) o BOTELLA. Las líneas verticales con números encerrados en un círculo indican varias fases de la simulación. 0-1: bombeo de aire para lograr vacío e inyección de dióxido de carbono para mantener una presión de 7-8 mbar a temperatura constante, 1-2: inyección de agua para aumentar la humedad relativa a temperatura constante, 2-3: enfriamiento de la mesa de trabajo ON para disminuir la temperatura (transición día-noche), acompañado de una disminución de la humedad relativa, y 3-4: enfriamiento de la mesa de trabajo OFF para aumentar la temperatura (transición noche-día), acompañado de un aumento de la humedad relativa. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La rampa inicial en la conductividad eléctrica puede atribuirse a la rápida disminución de la presión mientras la humedad relativa permanecía alta, acelerando el proceso de captura de agua seguido de la desgasificación del agua restante en la mezcla. Esto también fue consistente con la exotermicidad del proceso de captura de agua por las sales. El aumento de temperatura en la unidad electrónica (UE) y la botella puede ser una combinación de una despresurización rápida (a volumen constante) y el comportamiento exotérmico de la interacción sal-agua. La caída de presión observada alrededor de las 13:00 podría estar asociada con el logro de la temperatura más baja en la mesa de trabajo, lo que también coincide con un pequeño aumento en la HR. A temperaturas más frías, la mesa de trabajo se comportaba como un sumidero de agua que congelaba las gotas de agua y, por lo tanto, la humedad relativa del aire era baja. Durante esta fase de la transición día-noche marciana, hubo signos menos significativos en las curvas de conductividad eléctrica. Pero, durante la transición noche-día, cuando la temperatura aumentó y también lo hizo la humedad relativa, la mezcla de sal y SAP comenzó a capturar agua de manera constante, como lo indica el aumento de la conductividad eléctrica en la última parte del experimento, también reflejado por el aumento repentino de la temperatura de la botella. Los valores finales de conductividad eléctrica indicaron el grado de captura de agua por cada una de las cuatro mezclas de sal y SAP, como se muestra en la Figura 7. Todas las mezclas de sal-SAP capturaron agua y, en particular, la mezcla de sal-cloruro de calcio-SAP produjo salmuera líquida. El valor máximo de conductividad eléctrica de la salmuera de CaCl2 de 100 μScm-1 es coherente con la literatura31.

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Figura 7: Imágenes de las mezclas de sal y SAP. (A) antes y (B) después de la simulación del Sol de Marte. De izquierda a derecha: Condiciones iniciales de 1,5 g de cloruro de calcio, sulfato férrico, perclorato de magnesio, perclorato de sodio con 0,75 g de SAP en cada sal. El cloruro de calcio en la esquina izquierda produjo salmuera líquida que también mostró valores relevantes de conductividad eléctrica de 100 μScm-1. Todas las demás mezclas de sal y SAP también capturaron cantidades considerables de agua que parecían húmedas en las imágenes. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Discusión

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Este es el primer intento de caracterizar la conductividad eléctrica del proceso de formación de salmuera en condiciones de vacío o presión marciana. El elemento clave de este experimento es simular el ciclo día-noche marciano con la cámara de simulación de Marte para estudiar las sales. Los resultados de la delicuescencia salina se muestran como un resultado representativo, mientras que el enfoque se centra más en lograr las condiciones requeridas para simular el entorno marciano. Con este primer experimento, ahora entendemos el proceso y las limitaciones de la cámara como se menciona en la sección de discusión del manuscrito. En los experimentos futuros, seguiremos este protocolo para varios experimentos científicos que sean relevantes para procesar en Marte. Estudios previos han realizado las mediciones de conductividad eléctrica en presiones ambientales de laboratorio 27,28,29. La medición a presiones más bajas plantea un desafío y, por lo tanto, exigió una modificación en el protocolo utilizado para las condiciones de presión de la Tierra. Durante una campaña de calibración previa en una cámara climática bajo presiones ambientales, se prepararon diferentes hidratos mediante la adición de cantidades definidas de sal y agua, antes de cada conjunto de experimentos para derivar la relación entre la conductividad eléctrica y la forma de hidrato de sal a diferentes temperaturas marcianas31. Pero, con las presiones marcianas, el agua añadida utilizada para formar hidratos eventualmente se desgasificará al reducir la presión, por lo que comenzamos cada experimento con una mezcla de sal seca y SAP y regulamos la humedad relativa para la transición a través de varias formas de hidratos.

Los estudios anteriores que monitorearon el proceso de formación de salmuera utilizando métodos espectroscópicos Raman, generalmente se realizaron con un gránulo individual de la partícula de sal en una celda ambiental y observaron las transiciones de fase en la región de estiramiento O-H de los espectros Raman 1,9,18. La caracterización de la conductividad eléctrica del proceso de formación de salmuera se consideró más sensible a las transiciones de fase intermedias que la espectroscopia Raman existente y proporcionó una serie temporal continua del proceso de formación de salmuera27. A partir de nuestros experimentos, también demostramos la conductividad eléctrica como una opción de medición viable para muestras de sal a granel con buena precisión.

Durante el diseño del sistema de medición de conductividad eléctrica para el instrumento HABIT, tuvimos desafíos que resolver. La selección del material del electrodo se basó en su resistencia a la corrosión y la suavidad de la superficie para evitar fallos esporádicos en las mediciones de conductividad eléctrica. Las sales higroscópicas a veces trepan a lo largo de las paredes del recipiente por capilaridad y, por lo tanto, es esencial elegir un recubrimiento hidrofóbico. Utilizamos un recubrimiento basado en una composición de resina epoxi que evitaba que la salmuera subiera por capilaridad. Además, las características eléctricas, como el voltaje del pulso eléctrico, su frecuencia y la resistencia de referencia del sensor de corriente, fueron cruciales para el diseño. BOTTLE utiliza una tensión de polarización de ±2,048 V con un pulso eléctrico de ±70 mV y ±700 V para los modos de baja y alta conductancia. Los pulsos eléctricos a 1 kHz pasan a través de un electrodo de oro y a través de las muestras de sal para estudiar, y se leen en un electrodo de oro en el otro lado con resistencias de referencia de 10 k-ohmios y 100 ohmios para modos de baja y alta conductancia respectivamente.

Dado que cada uno de los experimentos para caracterizar la conductividad eléctrica en función de la humedad relativa, requería una temperatura constante y estable, el protocolo está diseñado para adaptarse dentro de los límites de estabilidad de temperatura de la cámara de simulación de Marte. Hay una diferencia observable en la temperatura de la mesa de trabajo (regulada por el sistema de paso LN2 de la cámara) y la temperatura de la botella debido al aislamiento térmico. Esto significa que la temperatura de la mesa de trabajo no siempre es idéntica a la temperatura de la botella y la diferencia debe tenerse en cuenta para una condición óptima del experimento.

Los experimentos futuros en la cámara de simulación de Marte incluirán la derivación de una relación entre la conductividad eléctrica del aire y la humedad relativa a diferentes temperaturas. Durante la simulación del Sol de Marte, observamos una posible correlación entre la humedad relativa del aire y su conductividad eléctrica. Esto puede ser relevante para calibrar las dos celdas vacías en los dos extremos de BOTTLE e incorporarlo con la calibración de las mezclas de sal y SAP para una interpretación más precisa de su nivel de hidratación. Para llevar a cabo este experimento, se pueden adaptar recipientes vacíos para experimentos sin ninguna muestra de sal siguiendo el mismo protocolo de experimento.

El protocolo de experimento descrito proporciona una forma alternativa más simple y fácilmente adaptable para monitorear el proceso de formación de salmuera que también se puede aplicar a otras muestras que pueden interactuar con la humedad atmosférica. Podría ser complementario para los estudios sobre la comprensión de las propiedades físicas y químicas de las salmueras formadas por mezclas de sal marina que serán aplicables para definir las condiciones bajo las cuales las salmueras pueden reaccionar con las superficies de los recipientes generalmente utilizadas para almacenar combustible nuclear y desechos nucleares33,34. Las propiedades corrosivas de las salmueras para diferentes materiales se pueden estudiar en diferentes condiciones ambientales adaptando el protocolo. Aplicamos este protocolo para estudiar las propiedades delicuescentes de cuatro mezclas de sal y SAP que llevamos a Marte a bordo del instrumento HABIT. Sin embargo, las propiedades higroscópicas de la sal o de las mezclas de sal en cualquier forma, por ejemplo, las partículas de humo, pueden analizarse por su potencial nucleador de nubes24. El protocolo del experimento también podría aplicarse para simular varios fenómenos relacionados con la superficie atmosférica en Marte y en otros lugares dentro de un laboratorio.

Divulgaciones

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

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El Modelo de Calificación de Ingeniería (EQM) de HABIT que se utilizó para los experimentos fue fabricado por Omnisys, Suecia, como parte del desarrollo del proyecto HABIT, bajo la supervisión de MPZ y JMT, y financiado por la Agencia Espacial Nacional Sueca (SNSA). HABIT y BOTTLE son las ideas originales de MPZ y JMT. La cámara de simulación de Marte SpaceQ es una instalación de la Universidad Tecnológica de Luleå situada en Luleå, Suecia. La Fundación Kempe financió el diseño y la fabricación de la cámara SpaceQ. La cámara SpaceQ fue fabricada por Kurt J. Lesker Company, Reino Unido, bajo la supervisión de MPZ. MPZ ha sido parcialmente financiado por la Agencia Estatal de Investigación (AEI) Proyecto No. MDM-2017-0737 Unidad de Excelencia "María de Maeztu"- Centro de Astrobiología (INTA-CSIC) y por el Ministerio de Ciencia e Innovación (PID2019-104205GB-C21). AVR y JMT agradecen el apoyo de la Fundación Wallenberg.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
84 y micro; S/cm y 1413 µ Norma de calibración de conductividad S/cmAtlas Scienific CHEM-EC-0.1
Arduino UnoArduino8058333490090
Cloruro de calcioSigma AldrichNúmero CAS: 10043-52-4Anhidro, de flujo libre, ≥ 96%
Cilindro de gas de dióxido de carbonoAGA Gas 
Contenedorimpreso en 3D en PLA o fresado en aluminio/otro metal 
EZO Circuito de conductividadAtlas Scienific Circuito EZO-EC
EZO RTD AtlasScienific EZO-RTD
Sulfato férricoSigma AldrichNúmero CAS: 15244-10-7Electrodos
97%Oro
Filtro HEPANittoNTF9317-H02
Tanque de nitrógeno líquidoAGA Gas 
Perclorato de magnesioSigma AldrichNúmero CAS: 10034-81-8Flujo libre, ≥ 99.0% 
ManómetroPiraniCCPG− H2&menos; 11x10-9  hasta 1000 mbar
PT100
Sensor PT1000 Adhesivo
epoxi Scotch-Weld3MEC-2216 B/A
Perclorato de sodioSigma AldrichNúmero CAS: 7601-89-0Flujo libre, ≥ 98.0%
Sal sódica de ácido algínico (SAP)Sigma AldrichNúmero CAS: 9005-38-3
Polvo Agua estérilVWR Chemicals BDH NúmeroCAS: 7732-18-5 VWR: 75881-014Agua ASTM Tipo II, Grado Reactivo
Jeringa SwagelokFischer scientific KD Scientific 780812
Sonda T/RHVaisalaHMT 334(-70 a + 180 C) y (0 a 100 % HR)
Teraterm
Whitebox Labs Tentacle ShieldAtlas Scienific DIEZ-SH
de experimentos de diseñado a medida Sensor

Referencias

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