Вселенная сегодня провел несколько фантастических дискуссий с исследователями о важности изучения ударных кратеров, поверхностей планет, экзопланет, астробиологии, физики Солнца, комет, планетных атмосфер и планетарной геофизики, а также о том, как эти разнообразные научные области могут помочь исследователям и общественности лучше понять поиск. для жизни за пределами Земли. Здесь мы будем исследовать уникальную область космохимии и то, как она дает исследователям знания, относящиеся как к нашей Солнечной системе, так и за ее пределами, включая преимущества и проблемы, поиск жизни за пределами Земли, а также возможные пути для будущих студентов, которые хотят продолжить изучение космохимии. . Но что такое космохимия и почему так важно ее изучать?
«Космохимия — это изучение космического материала, реальных материалов, из которых состоят планеты, звезды, спутники, кометы и астероиды», — говорит доктор Райан Оглиоре, доцент кафедры физики Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Вселенная сегодня. «Этот материал может принимать все формы материи: твердую, жидкую, газообразную и плазму. Космохимия отличается от астрономии, которая в первую очередь занимается изучением света, взаимодействующего с этим веществом. Есть два основных преимущества изучения реальных астроматериалов: 1) материалы фиксируют условия того времени и места, где они сформировались, что позволяет нам заглянуть в глубокое прошлое; и 2) лабораторные измерения материалов чрезвычайно точны и чувствительны и продолжают совершенствоваться по мере совершенствования технологий».
Короче говоря, область космохимии, также известная как химическая космология, прекрасно резюмирует знаменитую цитату Карла Сагана: «Космос внутри нас. Мы сделаны из звездного материала. Мы — способ для космоса познать себя». Понять космохимию — значит понять, как сюда попала Земля, как мы сюда попали и, возможно, как жизнь попала туда, где мы (надеюсь) когда-нибудь ее найдем.
Как и все научные области, космохимия включает в себя множество методов и стратегий с целью ответить на некоторые из самых сложных вопросов Вселенной, в частности, касающихся того, как возникли бесчисленные звездные и планетарные объекты во Вселенной. Эти методы и стратегии в первую очередь включают лабораторный анализ метеоритов и других физических образцов, доставленных из космоса, в том числе с Луны, астероидов и комет. Но каковы некоторые преимущества и проблемы изучения космохимии?
«Одним из основных преимуществ космохимии является способность воспроизводить измерения», — говорит доктор Оглиоре. Вселенная сегодня. «Я могу измерить что-то в своей лаборатории, а кто-то другой может измерить либо тот же объект, либо очень похожий объект в другой лаборатории, чтобы подтвердить мои измерения. Только после повторных измерений, проведенных в разных лабораториях и с использованием разных методов, данное утверждение будет общепринято принято сообществом. Это сложно сделать в астрономии, а также сложно использовать измерения дистанционного зондирования на космических кораблях, изучающих другие тела Солнечной системы».
За исключением пилотируемых миссий «Аполлон» на Луну, все остальные образцы из космоса были доставлены с помощью космических роботов. Хотя со стороны это может показаться простым процессом, сбор образцов из космоса и возвращение их на Землю представляет собой очень сложную и трудоемкую серию бесчисленных тестов, процедур, точных расчетов, а также сотен и тысяч ученых и инженеров, гарантирующих каждый Для обеспечения полного успеха миссии рассматривается мало деталей, часто достаточно собрать всего несколько унций материала. Целью этих масштабных усилий является не только обеспечение успешного сбора образцов, но и их успешное хранение во избежание загрязнения во время пути домой, а затем извлечение образцов, как только они попадут в капсулу на Землю, где они будут должным образом распакованы. каталогизированы и сохранены для лабораторного анализа.
Чтобы продемонстрировать сложность проведения миссии по возврату образцов, только четыре страны успешно использовали роботов-исследователей для сбора образцов с другого планетарного тела и возвращения их на Землю: бывший Советский Союз, США, Япония и Китай. Бывший Советский Союз успешно возвращал лунные образцы на Землю на протяжении 1970-х годов; Соединенные Штаты вернули образцы кометы, астероида и даже солнечных частиц; Япония успешно вернула образцы с двух астероидов; а совсем недавно Китаю удалось вернуть с Луны 61,1 унции, что является текущим рекордом среди роботизированных миссий по возврату образцов. Но даже несмотря на трудности проведения успешной миссии по возврату образцов, чему космохимия может научить нас в поиске жизни за пределами Земли?
«Космохимия может рассказать нам о доставке ингредиентов, необходимых для жизни на планеты или спутники через астероиды или кометы», — говорит доктор Оглиоре. Вселенная сегодня. «Поскольку в лаборатории у нас есть материал как для астероидов, так и для комет, мы можем сказать, могли ли эти тела доставить примитивные пребиотические органические соединения. Конечно, это не означает, что жизнь на Земле (или где-то еще) началась именно так, просто это один из путей. Обнаружение жизни в другом мире стало бы одним из величайших открытий в истории науки. Поэтому, конечно, мы хотели бы быть абсолютно уверены! Это требует повторных измерений в разных лабораториях с использованием разных методов, а для этого требуется образец на Земле. Я думаю, что единственный способ узнать наверняка, есть ли жизнь на Европе, Энцеладе или Марсе, — это вернуть образец на Землю из этих мест».
Как выяснилось, НАСА активно работает над миссией по возврату образцов с Марса (MSR), в которой доктор Оглиоре является членом группы по определению измерений MSR. Целью MSR станет путешествие на Красную планету, чтобы впервые в истории собрать и вернуть на Землю образцы марсианского реголита. Первый этап этой миссии в настоящее время выполняется марсоходом НАСА «Настойчивость» в кратере Джезеро, поскольку он медленно собирает образцы и сбрасывает их в трубки по поверхности Марса для будущего извлечения с помощью MSR.
Что касается Европы, то, несмотря на несколько обсуждений относительно миссии по возврату проб, в том числе исследование 2002 года, в котором обсуждалась миссия по возврату проб из океана Европы, и исследование 2015 года, обсуждающее потенциальную миссию по возврату образцов шлейфа, в настоящее время никаких конкретных миссий по возврату проб с Европы не обсуждается. работает, возможно, из-за огромного расстояния. Несмотря на это, хотя миссия и не является миссией по поиску жизни, доктору Оглиоре было поручено возглавить роботизированную миссию на вулканическую луну Юпитера Ио, чтобы исследовать ее множество вулканов. Что касается Энцелада, миссия Life Investigation for Enceladus (LIFE) представила ряд предложений по возвращению образцов из шлейфов Энцелада, хотя они еще не приняты. Но какой самый захватывающий аспект космохимии, который доктор Оглиоре изучал за свою карьеру?
«По моему мнению, самым важным измерением в истории космохимии были измерения изотопного состава кислорода Солнца», — говорит доктор Оглиоре. Вселенная сегодня. «Для этого нам нужно было вернуть на Землю образцы солнечного ветра, что мы и сделали с помощью миссии НАСА «Генезис». Однако капсула возврата образцов разбилась на Земле. Но остановило ли это космохимиков?! Конечно нет! Кевин Маккиган и его коллеги из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе создали специализированный огромный и сложный инструмент для изучения этих образцов. Несмотря на аварию, Маккиган и его коллеги проанализировали кислород солнечного ветра и обнаружили, что он на 6% легче кислорода, обнаруженного на Земле, и соответствует составу старейших известных объектов Солнечной системы: кальциево-алюминиевых включений миллиметрового размера ( CAI) обнаружены в метеоритах».
Доктор Оглиоре продолжает рассказывать Вселенная сегодня о том, как этот результат был предсказан Бобом Клейтоном из Чикагского университета, а также выразил благодарность своему постдоку Лайонелу Вашеру за проведение исследовательского проекта, основанного на результатах книги «Генезис», отметив: «Это был действительно забавный проект, потому что он был технически очень сложная задача, и результаты помещают Солнечную систему в ее астрофизический контекст».
Подобно множеству научных дисциплин, которые Вселенная сегодня В ходе этой серии исследований космохимия пользуется успехом благодаря своей междисциплинарной природе, которая способствует достижению цели ответа на некоторые из самых сложных вопросов Вселенной. Доктор Оглиоре подчеркивает, что анализ лабораторных образцов требует множества научных знаний, чтобы понять, что исследователи наблюдают в каждом образце и процессы, ответственные за их создание. Кроме того, это также включает в себя вышеупомянутые миссии по возвращению образцов и сотни и тысячи ученых и инженеров, которые принимают участие в каждой миссии. Итак, какой совет может дать доктор Оглиоре будущим студентам, желающим изучать космохимию?
«Биология, химия, геология, физика, математика, электроника — вам нужно все!» Доктор Оглиоре рассказывает Вселенная сегодня. «Если вам нравится постоянно узнавать что-то новое, то планетология для вас. Хорошо получить очень широкое образование. Это сослужит вам хорошую службу в ряде профессий, но особенно актуально для планетологии и космохимии. Мне приходится работать с людьми, изучающими вулканы, и с математиками, изучающими хаотическое движение. Как это круто?!»
Учитывая все обстоятельства, космохимия является одновременно чрезвычайно сложной и полезной областью исследований, позволяющей попытаться ответить на некоторые из самых сложных и давних вопросов, касающихся процессов, ответственных за существование небесных тел в Солнечной системе и за ее пределами, включая звезды, планеты, луны. , метеориты и кометы, а также о том, как зародилась жизнь в нашем маленьком голубом мире. Как уже отмечалось, космохимия прекрасно резюмирует знаменитую цитату Карла Сагана: «Космос внутри нас». Мы сделаны из звездного материала. Мы — способ для космоса познать себя». Именно посредством космохимии и анализа метеоритов и других возвращенных образцов позволяют исследователям медленно продвигаться к ответу на вопрос, что создает жизнь и где мы можем ее найти.
«Метеориты — это самые впечатляющие свидетельства природы, известные человечеству», — говорит доктор Оглиоре. Вселенная сегодня. «У нас есть камни с Марса, Луны, вулканических миров, астероида Весты и десятков других миров. Железные метеориты — это ядра распавшихся планет. Эти камни фиксируют процессы, произошедшие четыре с половиной миллиарда лет назад, и падают на Землю пылающим огненным шаром, движущимся со скоростью несколько миль в секунду. Вы можете следить за различными блогами, в которых отслеживаются огненные шары, и даже рассчитывать области, где могли упасть метеориты. Если у вас когда-нибудь будет возможность, попытайтесь найти один из этих только что упавших метеоритов. Шансы велики, но попробовать стоит. Сам я пока не нашел метеорит, но это цель моей жизни».
Как космохимия поможет нам лучше понять наше место во Вселенной в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!
Как всегда, продолжайте заниматься наукой и продолжайте искать!
