Nu aveți nevoie de o navă spațială pentru a crește ridichile „ciudate” de Marte

În ficțiunea istorică, astronomii privesc prin telescoape, înțelepciunea optică curgând cu viteza luminii. Luând ceea ce pot obține, ei primesc pasiv informații despre stele și planete îndepărtate. Aceste lucruri sunt fixe și termenii lor nu pot fi modificați.

Dar nu așa funcționează astronomia. Oamenii de știință planetari și exoplaneți, de exemplu, nu numai că așteaptă ca datele să vină la ei, ci și construiesc versiuni în miniatură ale altor locuri folosind peisaje geologice adecvate, cariere și camere de simulare de pe Pământ. În această simulare, ei văd, simt și controlează lumi – sau cel puțin metafore pentru ele – în încercarea de a descifra părți ale universului pe care probabil nu le-ar vizita niciodată.

Făcând fizicul și abstractul de neatins, ei creează nu numai comparații, ci și moduri de a vizualiza aceste planete ca locuri reale.

„Prin știință, gândim prin comparație tot timpul”, a spus Pascal Lee de la Mars Institutes și SETI. „Și așa, există ceva foarte fundamental în abordarea utilizării analogilor”.

Metodele lor sunt în concordanță cu tradiția științifică care prețuiește atât cercetarea în laborator, cât și contactul direct cu natura.

„De fapt, are sens ca oamenii de știință planetar, ale căror fenomene au fost îndepărtate în timp și spațiu, să creadă că simularea și repetiția ar fi modul în care ar putea studia ceea ce este departe”, a spus Lisa Missiri, antropolog la Universitatea Yale. Autor al cărții The Status of Outer Space, „Pentru că asta este ceea ce știința a făcut de sute de ani”.

🌕🥶

Cea mai directă săgeată dintre această lume și dincolo este „analogul terestră”, care este o locație fizică pe Pământ care seamănă cu un aspect al altei lumi – de obicei Luna sau Marte. Această legătură poate lua forma unor formațiuni geologice, cum ar fi tuburi de lavă sau dune de nisip, sau poate fi o întreagă regiune cu caracter lunar sau marțian, cum ar fi Deșertul Atacama din Chile sau vulcanii din Hawaii.

Dr. Lee conduce Proiectul Haughton-Mars, o unitate de cercetare analogică de pe Insula Devon, un avanpost steril și nelocuit al Arcticii din Nunavut, Canada. „Există o gamă incredibil de largă de caracteristici care sunt similare cu ceea ce vedem pe Lună și pe Marte”, a spus el.

Insula este perpetuu rece și uscată, cu râpe și canioane și se mândrește cu un crater de 14 mile lățime cu un efect cosmic în spate. Este aproximativ aceeași dimensiune ca și craterul Shackleton de la polul sudic al Lunii, unde NASA plănuiește să trimită astronauți în acest deceniu.

În timpul a zeci de campanii pe teren, Stația de Cercetare Houghton a oferit un loc permanent în care oamenii de știință pot pretinde că sunt pe Lună sau pe Marte, pot studia geologie similară, pot testa echipamente pentru misiuni viitoare și pot antrena oamenii să participe.

„Este oarecum un proces la cheie”, a spus dr. Lee, deși a remarcat că nu este ca Airbnb pe care oricine poate să apară și să-l folosească. Facilitatea principală a habitatului este prezentată într-o serie de corturi pentru geologie, astrobiologie, medicină, lucrări administrative și de reparații. Există o seră pe cont propriu, în timp ce ATV-urile și Humve-urile sprijină călătoriile și simulează vehicule itinerante.

Dr. Lee a petrecut 23 de veri consecutive la unitate mâncând conserve de sardine la frig în excursii de o zi departe de tabăra principală. Dar în 2020 și 2021, o pandemie l-a forțat să sară peste călătoriile sale anuale în acea lume de altă lume de pe Pământ. Îi era dor de simplitate și singurătate.

„Când ești acolo, ești devonian”, a spus dr. Lee, la fel ca astronautul singuratic.

🥕🔴

Există, totuși, momente în care oamenii de știință nu trebuie să caute un izotop: îl pot aduce acasă sub forma unei simulări sau a unei substanțe care seamănă cu suprafața Lunii sau a lui Marte.

Marte, de exemplu, este acoperit de nisip și praf care împreună sunt numite regolit. Îngreunează călătoria și, de asemenea, poate bloca panourile solare, înfunda filtrele și poate ridica piese în mișcare. Pentru a determina modul în care vehiculele robotizate, sursele de energie și alte dispozitive vor rezista rigorilor Planetei Roșii, oamenii de știință vor trebui să le testeze cu ceva similar înainte de a face călătoria.

De aceea, în 1997, NASA a dezvoltat o substanță prăfuită numită JSC-Mars 1, pe baza datelor din misiunile Viking și Pathfinder. Este făcut dintr-o substanță găsită în vulcanul conic Pu’u Nene din Hawaii. Acolo, lava s-a infiltrat o dată în apă, formând în cele din urmă particule bogate.

Mai târziu, oamenii de știință de la NASA au îmbunătățit acest material, în timp ce pregăteau sonda Phoenix Marte și au realizat simulatorul Mars Mojave. Este obținut din depozitele de lavă ale formațiunii vulcanice Saddleback din deșertul Mojave din California.

Cu toate acestea, procesul de testare nu este sigur: Phoenix a colectat mostre de sol înghețat de pe Marte în 2008 care au fost, de asemenea.lipicios, în cuvintele NASA, să treacă de la scoop la instrumentul de analiză. Un an mai târziu, carul a înfipt pentru totdeauna sufletul în nisip. Robotul său soră, Opportunity, a fost pierdut când o furtună de praf i-a acoperit panourile solare, o soartă care a împiedicat și cea mai nouă misiune a InSight.

Astăzi, companiile private folosesc date și rețete NASA pentru consumabile private de simulare. Această versiune „adăugați în coș” merge la proiecte de târguri de știință, ciment exotic și pământ de grădinărit de altă lume. Mark Cusimano, fondatorul uneia dintre aceste companii, grădina lui MarteHobby-ul lui este să cultive Grădina Triumf a Planetei Roșii folosind pământ de șa, spune el. El spune că este satisfăcător să crești „un morcov sau ridiche ciudat în el”.

Weijer Walmink, un ecologist la Universitatea Wageningen din Țările de Jos, a dus această muncă și mai departe cu Proiectul „Hrană pentru Marte și Lună”Cultivarea culturilor precum mazărea și cartofii. În prezent, el lucrează la un întreg sistem de agricultură, inclusiv bacterii, râme și excremente umane. Ideea, a spus dr. Walmink, este „să creștem cu îndrăzneală acolo unde nu a mai crescut nicio plantă”. Astăzi, Marte este pe Pământ. Mâine, poate Marte însuși.

🧪🪐

Imitarea regiunilor mai exotice ale sistemului solar necesită ceva efort, așa că oamenii de știință apelează adesea la camere de simulare – în esență eprubete în care recreează condițiile altor lumi. Ideea datează din anii 1950, când un om de știință militar adus în Statele Unite din Germania nazistă a fost pionier în utilizarea Camerele de joasă presiune sunt uneori numite „tractoare Marte” Pentru a vedea dacă biologia ar putea persista în condițiile marțiane.

Astăzi, cercetători precum Tom Runčevski de la Southern Methodist University din Dallas caută un alt loc: Titan, una dintre lunile lui Saturn, singura lume din sistemul solar, alta decât Pământul, care are în prezent corpuri lichide fixate pe suprafața sa.

„Întotdeauna vorbesc personal despre cât de agresiv și terifiant este Titan”, a spus dr. Runčevski. Lacurile și mările înoată cu etan. Ninge benzină, plouă metan. Dar dacă te uiți prin ceață, Veți vedea inelele lui Saturn.

Deși sonda spațială europeană Huygens s-a parașut la suprafață în 2005, cearta stelară a lui Titan, în general, este greu de înțeles de pe o planetă la fel de ospitalieră ca aceasta. „Titanul este un om de știință”, spune dr. Runčevski. „Este foarte greu să studiezi o lume de pe Pământ.”

Dar încearcă, după ce a inventat în laboratorul său ceea ce el numește „un titan într-un borcan”.

Nu veți vedea inelele lui Saturn de sub tractorul doctorului Runčevski. Dar vei afla despre compușii organici și cristalele care ocupă cele mai faimoase luni ale lor. În interiorul borcanelor – eprubete, sincer – doctorul Runčevski va pune o picătură sau două de apă, apoi o va îngheța pentru a imita o versiune minusculă a inimii unui Titan. La aceasta va adăuga câteva picături de etan, care se va condensa imediat, formând mici lacuri lunare. În continuare, va adăuga alți compuși organici de interes, precum acetonitril sau benzen. Apoi, va aspira aer și va seta temperatura la Titan, aproximativ minus 292 de grade Fahrenheit.

NASA plănuiește să se întoarcă pe Titan, lansare Un quadcopter cu propulsie nucleară numit Dragonfly în anul 2027. Urmărind cristalele și structurile care se formează în borcanele sale, dr. Runčevski speră să-i ajute pe oamenii de știință să explice ce văd atunci când exploratorul robotic sosește în 2034. „Nu putem trimite un întreg laborator”, a spus el, așa că trebuie să se bazeze parțial. pe laboratoarele Pământului.

🧪🌌

Într-un laborator de la Universitatea Johns Hopkins, Sarah Hurst lucrează similar cu cel al NASA și al Dr. Runčevski, inclusiv simulând Titan. Dar eprubetele sale se extind și la simularea unor exoplanete ipotetice sau lumi care orbitează stelele îndepărtate.

Dr. Horst a evitat inițial exoplanete, deoarece specificațiile sunt rare. Îți amintești că te-ai gândit „Sunt răsfățat de sistemul solar”. Dar un coleg a convins-o să înceapă să simuleze bayesianul lumi. „Am adunat această matrice de planete potențiale”, a spus ea. Atmosferele sale fantastice sunt dominate de hidrogen și dioxid de carbon sau apă, cu temperaturi variind de la 300 de grade Fahrenheit la 980 de grade Fahrenheit.

Eprubetele lor încep cu componentele principale care pot alcătui atmosfera, setate la o anumită temperatură. Acest amestec îl aruncați într-o cameră de dimensiunea unei sticle de sifon și îl expuneți la energie – lumină ultravioletă sau electroni din plasmă – care descompune particulele elementare. „Ei se rotesc în cameră pentru a face noi molecule, iar unele dintre aceste noi molecule se despart, de asemenea”, a spus dr. Horst. Acest ciclu se repetă până când sursa de alimentare este întreruptă. Uneori, acest proces produce particule solide: ceață din altă lume.

Detectarea potențialelor exoplanete producătoare de smog ar putea ajuta oamenii de știință să îndrepte telescoapele către corpurile cerești pe care le pot observa efectiv. În plus, ceața afectează temperatura de suprafață a unei planete, făcând o diferență între apa lichidă și gheață sau evaporare și poate proteja suprafața de fotonii de înaltă energie – ambii afectând locuibilitatea planetei. Atmosfera poate oferi, de asemenea, elementele de bază ale vieții și energiei – sau nu reușește să facă acest lucru.

Deși inițial reticent, Dr. Horst se atașează de planetele ei de laborator. Se simt familiari, chiar dacă sunt fictive. De obicei, ea poate spune ce fel de experiment are loc atunci când intră în birou, deoarece diferite plasme strălucesc culori diferite. „Oh, ar trebui să facem Titan astăzi”, a spus ea, „pentru că este un fel de violet” sau „facem această exoplanetă anume și este un fel de albastru”.

În comparație cu peisajele insulei Devon, cu o mână de simulări de regolit sau chiar cu o lună în eprubetă, planetelor de laborator ale Dr. Horst le lipsește fizicul. Ele nu reprezintă o lume anume. nu prinde contur. Sunt doar o atmosferă eterică, fără teren pe care să stea. Dar are sens: cu cât un astronom dorește mai mult să-și îndepărteze privirea de pe Pământ, cu atât creațiile lui devin mai misterioase. „Cred că faptul că simularea exoplanetelor este mai abstractă este un memento puternic că acestea nu sunt locuri în care poți merge”, a spus dr. Messiri.

Totuși, dr. Horst își amintește de zilele în care laboratorul ei simula planete în flăcări: apoi, camera ar încălzi un întreg colț al camerei. Această lume mică, care exact nu există în altă parte, încălzește această lume.