Curium

Le curium-244 émet des particules alpha qui, lorsqu'elles frappent des roches ou le sol martien, provoquent l'émission de rayons X caractéristiques. En analysant l'énergie de ces rayons X, l'instrument identifie les éléments présents dans l'échantillon. Cette méthode, appelée spectrométrie de rayons X par particules alpha, détermine la composition chimique des matériaux extraterrestres sans avoir à les ramener sur Terre.

Le curium-242 a été utilisé comme source de chaleur dans les générateurs thermoélectriques à radioisotope pour les premières sondes spatiales. Sa désintégration libère de la chaleur pouvant être convertie en électricité pour alimenter les instruments et les systèmes de communication. Bien que sa demi-vie soit courte, environ 163 jours, cela suffisait pour les missions de courte durée. Le curium-244 et d'autres isotopes à vie plus longue furent préférés ensuite.

Le curium est généré comme sous-produit dans les réacteurs nucléaires et fait partie des déchets à haute activité. Sa radiotoxicité et sa tendance à s'accumuler dans les os compliquent sa gestion. La recherche étudie les moyens de le séparer, de l'immobiliser ou de le transmuter en isotopes à vie plus courte. Sa présence dans les déchets est l'une des raisons pour lesquelles le stockage géologique profond est nécessaire.

Le plutonium-238 est l'isotope le plus utilisé aujourd'hui dans les générateurs thermoélectriques pour les missions spatiales, grâce à sa demi-vie de 88 ans et sa radiotoxicité moindre. Le curium-244 fut utilisé dans les premières missions et dans les spectromètres, mais sa radiotoxicité plus élevée et sa disponibilité moindre limitent son utilisation aujourd'hui. Le plutonium offre une combinaison plus équilibrée de durée, de puissance et de sécurité pour les missions de longue durée.

L'instrument APXS, qui utilise le curium-244 comme source de particules alpha, peut détecter les éléments majeurs tels que le magnésium, l'aluminium, le silicium, le potassium, le calcium et le fer, ainsi que les éléments mineurs comme le sodium, le phosphore, le soufre, le chlore, le titane, le chrome et le manganèse. Il est également sensible aux éléments légers comme le carbone et l'oxygène par analyse des particules alpha rétrodiffusées.

Le curium-244 a une demi-vie d'environ 18 ans, bien plus longue que les 163 jours du curium-242. Cela signifie qu'il maintient sa puissance thermique beaucoup plus longtemps, ce qui est essentiel pour les missions spatiales de longue durée. De plus, son émission alpha est stable et prévisible, ce qui simplifie la conception des générateurs et spectromètres qui doivent fonctionner pendant des années sans maintenance.

Le curium fut nommé en l'honneur de Pierre et Marie Curie, pionniers de l'étude de la radioactivité. Marie Curie découvrit le polonium et le radium, et son travail posa les fondements de la physique et de la chimie nucléaire modernes. Le nom reconnaît cette contribution et lie le curium à la tradition scientifique de la recherche radioactive des XIXe et début XXe siècles.