Universe Today heeft een aantal fantastische discussies gehad met onderzoekers over het belang van het bestuderen van inslagkraters, planetaire oppervlakken, exoplaneten, astrobiologie, zonnefysica, kometen, planetaire atmosferen en planetaire geofysica, en hoe deze diverse wetenschappelijke velden onderzoekers en het publiek kunnen helpen beter te begrijpen de zoektocht naar leven buiten de aarde.

Hier zullen we het unieke vakgebied van de kosmochemie onderzoeken en hoe het onderzoekers de kennis biedt die betrekking heeft op zowel ons zonnestelsel als daarbuiten, inclusief de voordelen en uitdagingen, het vinden van leven buiten de aarde, en suggestieve paden voor aankomende studenten die kosmochemie willen gaan studeren. . Maar wat is kosmochemie en waarom is het zo belangrijk om het te bestuderen?

"Kosmochemie is de studie van ruimtespullen, de feitelijke materialen waaruit planeten, sterren, satellieten, kometen en asteroïden bestaan", vertelt Dr. Ryan Ogliore, universitair hoofddocent natuurkunde aan de Washington University in St. Louis, aan Universe Today. . "Dit spul kan alle vormen van materie aannemen:vast, vloeibaar, gas en plasma.

Kosmochemie verschilt van astronomie, die zich voornamelijk bezighoudt met de studie van licht dat met dit spul interageert. Er zijn twee belangrijke voordelen van het bestuderen van daadwerkelijke astromaterialen:1) de materialen registreren de omstandigheden op het tijdstip en de plaats waar ze ontstonden, waardoor we in het diepe verleden kunnen kijken; en 2) laboratoriummetingen van materialen zijn buitengewoon nauwkeurig en gevoelig, en blijven verbeteren naarmate de technologie verbetert."

In een notendop vat het vakgebied van de kosmochemie, ook bekend als de chemische kosmologie, perfect het beroemde citaat van Carl Sagan samen:"De kosmos bevindt zich in ons. We zijn gemaakt van sterrenstof. Wij zijn een manier voor de kosmos om zichzelf te leren kennen." Om de kosmochemie te begrijpen, moet je begrijpen hoe de aarde hier is gekomen, hoe wij hier zijn gekomen, en mogelijk hoe het leven is gekomen waar we het (hopelijk) ooit zullen vinden.

Zoals alle wetenschappelijke gebieden omvat de kosmochemie een groot aantal methoden en strategieën met als doel enkele van de moeilijkste vragen van het universum te beantwoorden, met name met betrekking tot hoe de talloze stellaire en planetaire objecten in het universum zijn ontstaan. Deze methoden en strategieën omvatten voornamelijk laboratoriumanalyses van meteorieten en andere fysieke monsters die uit de ruimte zijn meegebracht, waaronder van de maan, asteroïden en kometen. Maar wat zijn enkele voordelen en uitdagingen van het bestuderen van kosmochemie?

"Een van de belangrijkste voordelen van kosmochemie is het vermogen om metingen te reproduceren", vertelt Dr. Ogliore aan Universe Today. "Ik kan iets in mijn laboratorium meten, en iemand anders kan hetzelfde object, of een zeer vergelijkbaar object, in een ander laboratorium meten om mijn metingen te bevestigen. Alleen na herhaalde metingen, door verschillende laboratoria en verschillende technieken, zal een bepaalde claim waar zijn universeel geaccepteerd door de gemeenschap. Dit is moeilijk te doen in de astronomie, en ook moeilijk met behulp van teledetectiemetingen op ruimtevaartuigen die andere lichamen in het zonnestelsel bestuderen."

Afgezien van de bemande Apollo-missies naar de maan, zijn alle andere monsters uit de ruimte via robotruimtevaartuigen teruggestuurd. Hoewel dit vanuit een extern perspectief misschien een eenvoudig proces lijkt, is het verzamelen van monsters uit de ruimte en het terugsturen naar de aarde een zeer intimiderende en tijdrovende reeks van talloze tests, procedures, nauwkeurige berekeningen en honderden tot duizenden wetenschappers en ingenieurs die ervoor zorgen dat alle er wordt weinig detail behandeld om een ​​volledig succes van de missie te garanderen, vaak om slechts een paar gram materiaal te verzamelen.

Deze enorme inspanning is niet alleen bedoeld om een ​​succesvolle monsterverzameling te garanderen, maar ook om de succesvolle opslag van de monsters te garanderen om besmetting tijdens hun reis naar huis te voorkomen, en vervolgens de monsters terug te halen zodra ze in een capsule op aarde belanden, waar ze op de juiste manier worden uitgepakt. gecatalogiseerd en opgeslagen voor laboratoriumanalyse.

Om de moeilijkheid aan te tonen bij het uitvoeren van een retourmissie voor monsters:slechts vier landen hebben met succes robotische ontdekkingsreizigers gebruikt om monsters van een ander planetair lichaam te verzamelen en deze terug te sturen naar de aarde:de voormalige Sovjet-Unie, de Verenigde Staten, Japan en China. De voormalige Sovjet-Unie heeft in de jaren zeventig met succes maanmonsters naar de aarde teruggestuurd; de Verenigde Staten hebben monsters teruggestuurd van een komeet, asteroïde en zelfs zonnedeeltjes; Japan heeft met succes monsters teruggestuurd van twee asteroïden; en meest recentelijk is China erin geslaagd 61,1 ounces van de maan terug te sturen, wat het huidige record is voor het retourneren van robotmonsters. Maar wat kan de kosmochemie ons leren over het vinden van leven buiten de aarde, ondanks de moeilijkheid van het uitvoeren van een succesvolle monsterretourmissie?

"De kosmochemie kan ons vertellen over de levering van de ingrediënten die nodig zijn voor het leven aan planeten of manen via asteroïden of kometen", vertelt Dr. Ogliore aan Universe Today. ‘Omdat we zowel asteroïde- als komeetmateriaal in het laboratorium hebben, kunnen we zien of primitieve prebiotische organische verbindingen door deze lichamen zijn afgeleverd. Dit betekent natuurlijk niet dat het leven op aarde (of elders) op deze manier is begonnen, alleen dat het één route is. Detectie van leven op een andere wereld zou een van de grootste ontdekkingen in de geschiedenis van de wetenschap zijn. We willen er natuurlijk absoluut zeker van zijn dat dit herhaalde metingen door verschillende laboratoria met verschillende technieken vereisen Hiervoor is een monster op aarde nodig. Ik denk dat de enige manier waarop we zeker weten of er leven is op Europa, Enceladus of Mars, is als we vanaf deze plaatsen een monster terugbrengen naar de aarde."

Het blijkt dat NASA actief werkt aan de Mars Sample Return (MSR)-missie, waarvoor Dr. Ogliore lid is van het MSR Measurement Definition Team. Het doel van MSR zal zijn om naar de Rode Planeet te reizen om voor het eerst in de geschiedenis monsters van Martiaanse regoliet te verzamelen en terug te sturen naar de aarde. De eerste stap van deze missie wordt momenteel uitgevoerd door NASA's Perseverance-rover in de Jezero-krater, terwijl deze langzaam monsters verzamelt en deze in buizen over het oppervlak van Mars laat vallen, zodat ze in de toekomst door MSR kunnen worden opgehaald.

Voor Europa zijn er, hoewel er verschillende discussies zijn geweest over een monsterretourmissie, waaronder een onderzoek uit 2002 waarin een monsterretourmissie vanuit de Europese oceaan werd besproken en een onderzoek uit 2015 waarin een mogelijke retourmissie voor pluimmonsters werd besproken, momenteel geen definitieve monsterretourmissies vanuit Europa gepland. werkt, mogelijk vanwege de enorme afstand. Desondanks, en ook al is het geen levenszoekmissie, heeft Dr. Ogliore de opdracht gekregen om een ​​robotmissie naar de vulkanische maan van Jupiter, Io, te leiden om de overvloed aan vulkanen te onderzoeken. Voor Enceladus heeft de Life Investigation for Enceladus (LIFE)-missie een aantal missievoorstellen ingediend om monsters uit de pluimen van Enceladus terug te sturen, hoewel dit nog moet worden geaccepteerd. Maar wat is het meest opwindende aspect van de kosmochemie dat Dr. Ogliore tijdens zijn carrière heeft bestudeerd?

"Naar mijn mening waren de metingen van de zuurstofisotopische samenstelling van de zon de belangrijkste meting in de geschiedenis van de kosmochemie", vertelt Dr. Ogliore aan Universe Today. "Om dit te doen, moesten we monsters van de zonnewind naar de aarde terugbrengen, wat we deden met NASA's Genesis-missie. De capsule voor het retourneren van monsters stortte echter op aarde neer. Maar hield dat de kosmochemici tegen?! Nee hoor! Kevin McKeegan en collega's aan de UCLA hadden een gespecialiseerd, enorm, ingewikkeld instrument gebouwd om deze monsters te bestuderen. Ondanks de crash analyseerden McKeegan en collega's zuurstof in de zonnewind en ontdekten dat dit 6% lichter was dan de zuurstof die op aarde wordt aangetroffen, en dat het overeenkwam met de samenstelling van de zonnewind. oudste bekende objecten in het zonnestelsel:calcium-aluminiuminsluitsels (CAI's) van millimetergrootte gevonden in meteorieten."

Dr. Ogliore gaat verder met het vertellen aan Universe Today over hoe dit resultaat werd voorspeld door Bob Clayton van de Universiteit van Chicago, samen met het crediteren van zijn eigen postdoc, Lionel Vacher, voor het uitvoeren van een onderzoeksproject dat voortbouwde op de Genesis-resultaten, waarbij hij opmerkte:"Dit was een heel leuk project omdat het technisch zeer uitdagend was en de resultaten het zonnestelsel in zijn astrofysische context plaatsten."

Net als de talloze wetenschappelijke disciplines die Universe Today tijdens deze serie heeft onderzocht, is de kosmochemie succesvol vanwege haar multidisciplinaire aard die bijdraagt ​​aan het doel om enkele van de moeilijkste vragen van het universum te beantwoorden. Dr. Ogliore benadrukt dat bij de analyse van laboratoriummonsters een groot aantal wetenschappelijke achtergronden betrokken zijn om te begrijpen wat de onderzoekers in elk monster waarnemen en welke processen verantwoordelijk zijn voor het maken ervan. Daarnaast omvat dit ook de bovengenoemde voorbeeldretourmissies en honderden tot duizenden wetenschappers en ingenieurs die aan elke missie deelnemen. Welk advies kan Dr. Ogliore daarom bieden aan aankomende studenten die kosmochemie willen studeren?

"Biologie, scheikunde, geologie, natuurkunde, wiskunde, elektronica - je hebt het allemaal nodig!" Dr. Ogliore vertelt Universe Today. "Als je het leuk vindt om voortdurend nieuwe dingen te leren, dan is de planetaire wetenschap iets voor jou. Het is goed om een ​​zeer brede opleiding te krijgen. Dit zal je in een aantal carrières goed van pas komen, maar het geldt vooral voor de planetaire wetenschap en de kosmochemie. Ik begrijp het om te werken met mensen die vulkanen bestuderen, en wiskundigen die zich bezighouden met chaotische bewegingen?!"

Alles bij elkaar genomen is kosmochemie zowel een enorm uitdagend als lonend studiegebied om te proberen enkele van de moeilijkste en al lang bestaande vragen te beantwoorden met betrekking tot de processen die verantwoordelijk zijn voor het bestaan ​​van hemellichamen in het zonnestelsel en daarbuiten, inclusief sterren, planeten en manen. , meteorieten en kometen, en hoe het leven ontstond op onze kleine, blauwe wereld. Zoals gezegd is de kosmochemie een perfecte samenvatting van het beroemde citaat van Carl Sagan:'De kosmos zit in ons. Wij zijn gemaakt van sterrenstof. Wij zijn een manier waarop de kosmos zichzelf kan leren kennen.' Het is door middel van kosmochemie en de analyse van meteorieten en andere geretourneerde monsters die onderzoekers in staat stellen langzaam onze weg te vinden naar antwoorden op wat leven maakt en waar we het kunnen vinden.

"Meteorieten zijn het meest spectaculaire natuurmonument dat de mensheid kent", vertelt Dr. Ogliore aan Universe Today. ‘We hebben rotsen van Mars, de maan, vulkanische werelden, asteroïde Vesta en tientallen andere werelden. IJzermeteorieten zijn de kernen van uiteengevallen planeten. Deze rotsen registreren processen die vier en een half miljard jaar geleden plaatsvonden en op aarde vallen in de loop van de tijd. een brandende vuurbal die zich met een snelheid van kilometers per seconde voortbeweegt. Je kunt verschillende blogs volgen die vuurballen volgen en zelfs gebieden berekenen waar meteorieten kunnen zijn gevallen. Als je ooit de kans hebt, probeer dan een van deze vers gevallen meteorieten te vinden. De kans is groot , maar het is het proberen waard. Ik heb zelf nog geen meteoriet gevonden, maar het is een levensdoel van mij."

Aangeboden door Universe Today