Чтобы вырастить «странную маленькую» марсианскую редьку, не нужен космический корабль

В исторической фантастике астрономы смотрят в телескопы, оптическая мудрость которых течет со скоростью света. Взяв то, что они могут получить, они пассивно получают информацию о далеких звездах и планетах. Эти вещи фиксированы, и их условия не могут быть изменены.

Но астрономия работает не так. Например, исследователи планет и экзопланет не только ждут поступления данных, но и создают миниатюрные версии других мест, используя подходящие геологические ландшафты, карьеры и камеры для моделирования на Земле. В этой симуляции они видят, чувствуют и контролируют миры — или, по крайней мере, метафоры для них — в попытке расшифровать части вселенной, которые они, вероятно, никогда не посетят.

Делая физическое и абстрактное неприкосновенным, они создают не только сравнения, но и способы визуализации этих планет как реальных мест.

«С помощью науки мы все время думаем путем сравнения», — сказал Паскаль Ли из Mars Institutes и SETI. «Итак, в подходе к использованию аналогов есть нечто очень важное».

Их методы соответствуют научной традиции, в которой ценятся как лабораторные исследования, так и прямой контакт с природой.

«Для ученых-планетологов, чьи явления были удалены во времени и пространстве, есть смысл думать, что моделирование и повторение позволят им изучить то, что находится далеко», — сказала Лиза Миссири, антрополог из Йельского университета. Автор книги «Статус космического пространства», «Потому что это то, чем наука занималась на протяжении сотен лет».

🌕🥶

Самая прямая стрелка между этим миром и за его пределами — это «земной аналог», который представляет собой физическое место на Земле, которое напоминает какой-то аспект другого мира — обычно Луну или Марс. Эта связь может принимать форму геологических образований, таких как лавовые трубы или песчаные дюны, или целая область лунного или марсианского характера, например Пустыня Атакама в Чили или вулканы на Гавайях.

Доктор Ли руководит проектом Хотон-Марс, аналоговым исследовательским центром на острове Девон, бесплодном, необитаемом форпосте в Арктике в Нунавуте, Канада. «Существует невероятно широкий спектр особенностей, похожих на то, что мы видим на Луне и Марсе», — сказал он.

На острове вечно холодно и сухо, с оврагами и каньонами, и на нем есть кратер шириной 14 миль с космическим эффектом позади него. Это примерно того же размера, что и кратер Шеклтона на южном полюсе Луны, куда НАСА планирует отправить астронавтов в этом десятилетии.

Во время десятков полевых кампаний исследовательская станция Хоутона предоставила постоянное место, где ученые могут притвориться, что находятся на Луне или Марсе, изучать аналогичную геологию, тестировать оборудование для будущих миссий и обучать людей участию.

«Это в некотором роде процесс под ключ», — сказал д-р Ли, хотя и отметил, что это не похоже на Airbnb, которым каждый может появиться и использовать. Основное место обитания представлено серией палаток для геологии, астробиологии, медицины, административных и ремонтных работ. Существует отдельная оранжерея, а квадроциклы и хаммеры поддерживают путешествия и имитируют блуждающие транспортные средства.

Доктор Ли провел 23 лета подряд на объекте, ел консервированные сардины на морозе в однодневных поездках вдали от основного лагеря. Но в 2020 и 2021 годах пандемия заставила его отказаться от своих ежегодных поездок в этот потусторонний мир на Земле. Ему не хватало простоты и уединения.

«Когда ты там, ты девонец», — сказал доктор Ли, как и одинокий космонавт.

🥕🔴

Однако бывают случаи, когда ученым не нужно искать изотоп: они могут принести его домой в виде симуляции или вещества, напоминающего поверхность Луны или Марса.

Марс, например, покрыт песком и пылью, которые вместе называются реголитом. Это затрудняет путешествие, а также может блокировать солнечные батареи, засорять фильтры и собирать движущиеся части. Чтобы определить, насколько роботизированные транспортные средства, источники энергии и другие устройства смогут противостоять суровым условиям Красной планеты, ученым придется протестировать их на чем-то подобном, прежде чем отправиться в путешествие.

Вот почему в 1997 году НАСА разработало пыльное вещество под названием JSC-Mars 1 на основе данных миссий «Викинг» и «Патфайндер». Он сделан из вещества, обнаруженного в коническом вулкане Пу’у Нене на Гавайях. Там лава однажды просочилась в воду, в конечном итоге образовав богатые частицы.

Позже ученые НАСА улучшили этот материал при подготовке зонда Phoenix Mars и создали имитатор Mars Mojave Simulant. Его получают из лавовых отложений вулканической формации Сэддлбэк в пустыне Мохаве в Калифорнии.

Однако процесс тестирования не является надежным: Феникс собрал образцы ледяной почвы на Марсе в 2008 году, которые также были «липкий, по словам НАСА, перейти от совка к инструменту анализа. Год спустя колесница навсегда застряла душу в песке. Его родственный робот, Opportunity, был потерян, когда пыльная буря накрыла его солнечные батареи, судьба, которая также помешала новейшей миссии InSight.

Сегодня частные компании используют данные и рецепты НАСА для изготовления принадлежностей для частных симуляторов. Эта версия «в корзину» предназначена для проектов научной ярмарки, экзотических цементов и потусторонних садовых почв. Марк Кузимано, основатель одной из этих компаний, Сад МарсаПо его словам, его хобби — выращивание сада Триумфа на Красной планете с использованием седельной почвы. Он говорит, что выращивать в нем «какую-то странную морковку или редис» — это удовольствие.

Вейер Валминк, эколог из Университета Вагенингена в Нидерландах, продвинул эту работу еще дальше. Проект «Пища для Марса и Луны».Выращивание таких культур, как горох и картофель. В настоящее время он работает над всей системой земледелия, включая бактерии, дождевых червей и человеческие экскременты. По словам доктора Уолминка, идея состоит в том, чтобы «смело расти там, где раньше не росло ни одно растение». Сегодня Марс находится на Земле. Завтра, может быть, сам Марс.

🧪🪐

Имитация более экзотических регионов Солнечной системы требует определенных усилий, поэтому ученые часто обращаются к камерам для моделирования — по сути, пробиркам, в которых они воссоздают условия других миров. Идея возникла в 1950-х годах, когда военный ученый, привезенный в Соединенные Штаты из нацистской Германии, впервые применил Камеры низкого давления иногда называют «тракторами Марса». Чтобы увидеть, может ли биология сохраниться в марсианских условиях.

Сегодня такие исследователи, как Том Рунчевски из Южного методистского университета в Далласе, ищут другое место: Титан, один из спутников Сатурна, единственный мир в Солнечной системе, кроме Земли, на поверхности которого в настоящее время закреплены жидкие тела.

«Я всегда лично говорю о том, насколько агрессивен и страшен Титан», — сказал доктор Рунчевски. Озера и моря плавают с этаном. Идет снег бензин, идет дождь из метана. Но если вы посмотрите сквозь туман, Вы увидите кольца Сатурна.

Хотя европейский космический зонд «Гюйгенс» спрыгнул с парашютом на поверхность в 2005 году, звездную вражду Титана в целом трудно постичь с такой гостеприимной планеты, как эта. «Титан — ученый», — говорит доктор Рунчевски. «Очень сложно изучать мир с Земли».

Но он пытается, изобретая в своей лаборатории то, что он называет «титаном в банке».

Вы не увидите кольца Сатурна из-под трактора доктора Рунчевски. Но вы узнаете об органических соединениях и кристаллах, которые занимают их самые известные луны. В сосуды — честно говоря, в пробирки — доктор Рунчевски поместит пару капель воды, а затем заморозит ее, чтобы имитировать крошечную версию сердца Титана. К этому он добавит несколько капель этана, который сразу же конденсируется, образуя небольшие лунные озера. Затем он добавит другие представляющие интерес органические соединения, такие как ацетонитрил или бензол. Затем он втянет воздух и установит температуру на Титане, примерно минус 292 градуса по Фаренгейту.

НАСА планирует вернуться на Титан, запустить Квадрокоптер с ядерным двигателем под названием Dragonfly в 2027 году. Наблюдая за кристаллами и структурами, формирующимися в его сосудах, доктор Рунчевски надеется помочь ученым объяснить то, что они увидят, когда робот-исследователь прибудет в 2034 году. «Мы не можем послать целую лабораторию», — сказал он, поэтому им приходится полагаться частично. на Земле лаборатории.

🧪🌌

В лаборатории Университета Джона Хопкинса Сара Херст работает аналогично лаборатории НАСА и доктора Рунчевски, включая моделирование Титана. Но его пробирки также используются для моделирования гипотетических экзопланет или миров, вращающихся вокруг далеких звезд.

Доктор Хорст сначала держался подальше от экзопланет, потому что спецификации скудны. Вы помните, как думали: «Я испорчен солнечной системой». Но коллега убедил ее приступить к моделированию байесовского миры. «Мы составили эту матрицу потенциальных планет», — сказала она. В его фантастической атмосфере преобладают водород и углекислый газ или вода с температурой от 300 до 980 градусов по Фаренгейту.

Их пробирки начинаются с основных компонентов, которые могут составлять атмосферу, установленную на определенную температуру. Вы вливаете эту смесь в камеру размером с бутылку из-под газировки и подвергаете ее воздействию энергии — ультрафиолетового света или электронов из плазмы, — которая разрушает элементарные частицы. «Они вращаются в комнате, чтобы образовать новые молекулы, и некоторые из этих новых молекул также распадаются», — сказал доктор Хорст. Этот цикл повторяется до отключения питания. Иногда в результате этого процесса образуются твердые частицы: туман из другого мира.

Обнаружение потенциальных экзопланет, образующих смог, может помочь ученым направить телескопы на небесные тела, которые они действительно могут наблюдать. Кроме того, туман влияет на температуру поверхности планеты, создавая разницу между жидкой водой и льдом или испарением, и может защищать поверхность от фотонов высокой энергии, которые влияют на обитаемость планеты. Атмосфера также может стать строительным материалом для жизни и энергии — или не может этого сделать.

Хотя поначалу неохотно, доктор Хорст привязывается к своим планетам-лабораториям. Они кажутся знакомыми, даже если они вымышленные. Обычно она может сказать, что за эксперимент, когда она входит в офис, потому что разные плазмы светятся разными цветами. «О, мы должны сделать сегодня Титан, — сказала она, — потому что он какой-то фиолетовый» или «мы делаем эту экзопланету, и она синего цвета».

По сравнению с ландшафтами острова Девон, горсткой симуляторов реголита или даже луной в пробирке, лабораторным планетам доктора Хорста не хватает телосложения. Они не представляют конкретный мир. не обретает форму. Это всего лишь неземная атмосфера, у которой нет почвы, на которой можно было бы стоять. Но в этом есть смысл: чем больше астроном хочет отвести взгляд от Земли, тем загадочнее становятся его творения. «Я думаю, что тот факт, что моделирование экзопланет является более абстрактным, является резким напоминанием о том, что это не те места, куда вы можете отправиться», — сказал д-р Мессири.

Однако доктор Хорст вспоминает те дни, когда ее лаборатория моделировала пылающие планеты: тогда комната нагревала весь угол комнаты. Этот маленький мир, которого точно нет больше нигде, согревает этот мир.