В історичній фантастиці астрономи дивляться в телескопи, оптична мудрість тече зі швидкістю світла. Беручи те, що вони можуть отримати, вони пасивно отримують інформацію про далекі зірки і планети. Ці речі фіксовані, і їх умови не можуть бути змінені.
Але не так працює астрономія. Наприклад, вчені-планетники та екзопланети не тільки чекають, поки до них надходять дані, але й створюють мініатюрні версії інших місць, використовуючи відповідні геологічні ландшафти, кар’єри та камери моделювання на Землі. У цій симуляції вони бачать, відчувають і контролюють світи – або принаймні метафори для них – у спробі розшифрувати частини Всесвіту, які вони, швидше за все, ніколи б не відвідали.
Роблячи фізичне та абстрактне недоторканими, вони створюють не лише порівняння, а й способи уявити ці планети як реальні місця.
«За допомогою науки ми весь час думаємо порівнянням», — сказав Паскаль Лі з Mars Institutes і SETI. «Отже, у підході до використання аналогів є щось дуже фундаментальне».
Їхні методи відповідають науковій традиції, яка цінує як лабораторні дослідження, так і безпосередній контакт з природою.
«Для вчених-планетологів, чиї явища були вилучені в часі та просторі, має сенс думати, що симуляція та повторення – це те, як вони можуть вивчати те, що знаходиться далеко», – сказала Ліза Міссірі, антрополог з Єльського університету. Автор книги «Статус космічного простору» «Тому що наука робила це протягом сотень років».
🌕🥶
Найпряміша стрілка між цим світом і за його межами — це «земний аналог», який є фізичним місцем на Землі, яке нагадує якийсь аспект іншого світу — зазвичай Місяця чи Марса. Цей зв’язок може мати форму геологічних утворень, таких як лавові труби або піщані дюни, або це може бути ціла область місячного чи марсіанського характеру, наприклад Пустеля Атакама в Чилі або вулкани на Гаваях.
Доктор Лі керує проектом Haughton-Mars, аналоговим дослідницьким центром на острові Девон, безплідному, безлюдному форпості Арктики в Нунавуті, Канада. «Є неймовірно широкий спектр функцій, подібних до того, що ми бачимо на Місяці та на Марсі», – сказав він.
Острів вічно холодний і сухий, з ярами та каньйонами, і може похвалитися кратером завширшки 14 миль із космічним ефектом позаду. Це приблизно такий же розмір, як кратер Шеклтон на південному полюсі Місяця, куди NASA планує відправити астронавтів у цьому десятилітті.
Під час десятків польових кампаній Houghton Research Station забезпечила постійне місце, де вчені можуть прикидатися, що перебувають на Місяці або Марсі, вивчати подібну геологію, випробовувати обладнання для майбутніх місій і навчати людей брати участь.
«Це дещо «під ключ», — сказав доктор Лі, хоча зауважив, що це не схоже на Airbnb, яким будь-хто може з’явитися та використовувати. Основне середовище проживання представлено в серії наметів для геології, астробіології, медицини, адміністративних та ремонтних робіт. Є оранжерея сама по собі, тоді як квадроцикли та Humvees підтримують подорожі та імітують пересування.
Доктор Лі провів у закладі 23 літа поспіль, поїдаючи консервовані сардини на морозі під час одноденних поїздок далеко від основного табору. Але в 2020 і 2021 роках пандемія змусила його пропустити щорічні подорожі до того потойбічного світу на Землі. Я сумую за простотою та самотністю.
«Коли ти там, ти девонський», — сказав доктор Лі, як і самотній астронавт.
🥕🔴
Однак бувають випадки, коли вченим не потрібно шукати ізотоп: вони можуть принести його додому у вигляді симуляції або речовини, що нагадує поверхню Місяця чи Марса.
Марс, наприклад, покритий піском і пилом, які разом називаються реголітом. Це ускладнює пересування, а також може блокувати сонячні панелі, забивати фільтри та забирати рухомі частини. Щоб визначити, як роботизовані транспортні засоби, джерела енергії та інші пристрої витримають суворість Червоної планети, вченим доведеться перевірити їх на щось подібне, перш ніж відправитися в подорож.
Ось чому в 1997 році NASA розробило пилову речовину під назвою JSC-Mars 1 на основі даних місій Viking і Pathfinder. Він виготовлений з речовини, знайденої в конічному вулкані Пу’у-Нене на Гаваях. Там лава просочилася у воду, утворюючи багаті частинки.
Пізніше вчені NASA удосконалили цей матеріал, підготувавши зонд Phoenix Mars, і виготовили Mars Mojave Simulant. Його отримують з лавових відкладень вулканічної формації Седлбек в пустелі Мохаве в Каліфорнії.
Однак процес тестування не є надійним: Фенікс зібрав на Марсі зразки крижаного ґрунту в 2008 році, які також були”липкий, за словами NASA, перейти від черпака до інструменту аналізу. Через рік колісниця назавжди застрягла душу в піску. Його сестринський робот, Opportunity, був втрачений, коли пилова буря накрила його сонячні панелі, доля, яка також перешкодила новітній місії InSight.
Сьогодні приватні компанії використовують дані та рецепти NASA для приватного моделювання. Ця версія «додати в кошик» підходить для проектів наукових ярмарок, екзотичного цементу та потойбічного садового ґрунту. Марк Кузімано, засновник однієї з цих компаній, Марсовий садЙого хобі — вирощування Тріумфального саду Червоної планети, використовуючи сідловину, каже він. Він каже, що приносить задоволення вирощувати в ньому «дивну маленьку морквину чи редьку».
Вейєр Валмінк, еколог з Університету Вагенінгена в Нідерландах, розпочав цю роботу ще далі Проект «Їжа для Марса і Місяця»Вирощування таких культур, як горох і картопля. Зараз він працює над усією системою землеробства, включаючи бактерії, дощових черв’яків та людські екскременти. Ідея, сказав доктор Уолмінк, полягає в тому, щоб «сміливо рости там, де раніше не росла жодна рослина». Сьогодні Марс знаходиться на Землі. Завтра, можливо, сам Марс.
🧪🪐
Імітація більш екзотичних регіонів Сонячної системи вимагає певних зусиль, тому вчені часто звертаються до симуляційних камер – по суті пробірок, у яких вони відтворюють умови інших світів. Ідея виникла в 1950-х роках, коли військовий учений, привезений до США з нацистської Німеччини, вперше почав використовувати Камери низького тиску іноді називають «марсовими тракторами». Щоб побачити, чи може біологія зберігатися в марсіанських умовах.
Сьогодні такі дослідники, як Том Рунчевскі з Південного методистського університету в Далласі, шукають інше місце: Титан, один із супутників Сатурна, єдиний світ у Сонячній системі, крім Землі, на поверхні якого в даний час закріплені рідкі тіла.
«Я завжди особисто говорю про те, наскільки агресивний і жахливий Титан», – сказав доктор Рунчевський. Озера і моря плавають з етаном. Іде сніг з бензину, йде дощ з метану. Але якщо подивитись крізь туман, Ви побачите кільця Сатурна.
Хоча європейський космічний зонд «Гюйгенс» повернувся з парашутом на поверхню в 2005 році, в цілому надзвичайну ворожнечу Титана важко зрозуміти з такої гостинної планети, як ця. «Титан — науковець», — каже доктор Рунчевський. «Дуже важко вивчати світ із Землі».
Але він намагається, винайшовши у своїй лабораторії те, що він називає «титаном у банці».
Ви не побачите кілець Сатурна з-під трактора доктора Рунчевського. Але ви дізнаєтеся про органічні сполуки та кристали, які займають їхні найвідоміші супутники. Всередину банки — пробірки, чесно кажучи — доктор Рунчевський покладе пару крапель води, а потім заморозить, щоб імітувати крихітну версію серця Титана. До цього він додасть кілька крапель етану, який тут же ущільниться, утворюючи невеликі місячні озера. Далі він додасть інші цікаві органічні сполуки, такі як ацетонітрил або бензол. Потім він всмоктує повітря і встановлює температуру Титана, приблизно мінус 292 градуси за Фаренгейтом.
NASA планує повернутися на Титан, запустити Атомний квадрокоптер під назвою Dragonfly у 2027 році. Спостерігаючи за кристалами та структурами, що утворюються в його банках, доктор Рунчевський сподівається допомогти вченим пояснити, що вони побачать, коли робот-дослідник прибуде в 2034 році. «Ми не можемо надіслати цілу лабораторію», — сказав він, тому їм доведеться частково покладатися в лабораторіях Землі.
🧪🌌
У лабораторії Університету Джона Хопкінса Сара Херст працює так само, як NASA і доктор Рунчевскі, включаючи моделювання Титана. Але його пробірки також поширюються на імітацію гіпотетичних екзопланет або світів, що обертаються навколо далеких зірок.
Доктор Хорст спочатку уникав екзопланет, оскільки специфікації мізерні. Ви пам’ятаєте, що думали: «Мене розбалувала Сонячна система». Але колега переконав її почати моделювати байєсівське світи. «Ми зібрали цю матрицю потенційних планет», — сказала вона. У його фантазійній атмосфері домінують водень і вуглекислий газ або вода, з температурами від 300 градусів за Фаренгейтом до 980 градусів за Фаренгейтом.
Їхні пробірки починаються з основних компонентів, які можуть складати атмосферу, встановлених на певну температуру. Ви заливаєте цю суміш у камеру розміром з пляшку соди і піддаєте її впливу енергії — ультрафіолетового світла або електронів плазми — яка розщеплює елементарні частинки. «Вони обертаються в кімнаті, щоб створити нові молекули, і деякі з цих нових молекул також розпадаються», – сказав доктор Хорст. Цей цикл повторюється до тих пір, поки не буде відключено живлення. Іноді цей процес утворює тверді частинки: туман з іншого світу.
Виявлення потенційних екзопланет, які можуть виробляти смог, може допомогти вченим направляти телескопи на небесні тіла, які вони дійсно можуть спостерігати. Крім того, туман впливає на температуру поверхні планети, роблячи різницю між рідкою водою та льодом або випаровуванням, і він може захистити поверхню від високоенергетичних фотонів — обидва з них впливають на придатність планети до життя. Атмосфера також може бути будівельним матеріалом для життя та енергії – або не може цього зробити.
Хоча спочатку доктор Хорст неохоче прив’язується до своїх лабораторних планет. Вони відчувають себе знайомими, навіть якщо вони вигадані. Зазвичай вона може сказати, який експеримент відбувається, коли вона заходить в офіс, тому що різні плазми світяться різними кольорами. «О, ми повинні сьогодні зробити «Титан», — сказала вона, — тому що він трохи фіолетовий», або «ми робимо цю конкретну екзопланету, і вона начебто блакитна».
У порівнянні з ландшафтами острова Девон, кількома моделюваннями реголіту або навіть місяцем у пробірці, лабораторним планетам доктора Хорста бракує статури. Вони не представляють конкретний світ. не набуває форми. Вони є лише ефірною атмосферою, на якій немає ґрунту. Але це має сенс: чим більше астроном хоче відвести погляд від Землі, тим загадковішими стають його творіння. «Я думаю, що той факт, що моделювання екзопланет є більш абстрактним, є суворим нагадуванням про те, що це не те місця, куди можна йти», – сказав доктор Мессірі.
Однак доктор Хорст пам’ятає часи, коли її лабораторія моделювала палаючий планет: тоді кімната обігрівала цілий кут кімнати. Цей маленький світ, якого точно більше ніде немає, зігріває цей світ.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
