Universe Today ha avuto alcune fantastiche discussioni con i ricercatori sull'importanza di studiare i crateri da impatto, le superfici planetarie, gli esopianeti, l'astrobiologia, la fisica solare, le comete, le atmosfere planetarie e la geofisica planetaria e su come questi diversi campi scientifici possano aiutare i ricercatori e il pubblico a comprendere meglio la ricerca della vita oltre la Terra.
Qui esploreremo il campo unico della cosmochimica e il modo in cui fornisce ai ricercatori la conoscenza relativa al nostro sistema solare e oltre, compresi i vantaggi e le sfide, la ricerca della vita oltre la Terra e percorsi suggestivi per i futuri studenti che desiderano proseguire lo studio della cosmochimica. . Ma cos'è la cosmochimica e perché è così importante studiarla?
"La cosmochimica è lo studio delle cose spaziali, i materiali reali che compongono pianeti, stelle, satelliti, comete e asteroidi", dice a Universe Today il dottor Ryan Ogliore, professore associato di fisica alla Washington University di St. Louis. . "Questa materia può assumere tutte le forme di materia:solida, liquida, gassosa e plasma.
La cosmochimica è diversa dall'astronomia che si occupa principalmente dello studio della luce che interagisce con queste cose. Ci sono due vantaggi principali nello studio degli astromateriali reali:1) i materiali registrano le condizioni nel momento e nel luogo in cui si sono formati, permettendoci di guardare nel profondo passato; e 2) le misurazioni di laboratorio dei materiali sono straordinariamente precise e sensibili e continuano a migliorare man mano che la tecnologia migliora."
In poche parole, il campo della cosmochimica, noto anche come cosmologia chimica, riassume perfettamente la famosa citazione di Carl Sagan:"Il cosmo è dentro di noi. Siamo fatti di materia stellare. Siamo un modo per il cosmo di conoscere se stesso". Comprendere la cosmochimica significa capire come la Terra è arrivata qui, come siamo arrivati noi e forse come la vita è arrivata ovunque (si spera) la troveremo, un giorno.
Come tutti i campi scientifici, la cosmochimica incorpora una miriade di metodi e strategie con l'obiettivo di rispondere ad alcune delle domande più difficili dell'universo, in particolare relative a come si sono formati gli innumerevoli oggetti stellari e planetari in tutto l'universo. Questi metodi e strategie includono principalmente analisi di laboratorio di meteoriti e altri campioni fisici riportati dallo spazio, inclusi la Luna, gli asteroidi e le comete. Ma quali sono alcuni dei vantaggi e delle sfide dello studio della cosmochimica?
"Uno dei vantaggi principali della cosmochimica è la capacità di riprodurre le misurazioni", dice il dottor Ogliore a Universe Today. "Posso misurare qualcosa nel mio laboratorio e qualcun altro può misurare lo stesso oggetto, o un oggetto molto simile, in un altro laboratorio per confermare le mie misurazioni. Solo dopo misurazioni ripetute, effettuate in laboratori diversi e con tecniche diverse, una determinata affermazione sarà valida universalmente accettato dalla comunità. Ciò è difficile da realizzare in astronomia, ed è anche difficile utilizzare misurazioni di telerilevamento su veicoli spaziali che studiano altri corpi nel sistema solare."
A parte le missioni Apollo con equipaggio sulla Luna, tutti gli altri campioni provenienti dallo spazio sono stati restituiti tramite veicoli spaziali robotici. Sebbene questo possa sembrare un processo semplice da una prospettiva esterna, raccogliere campioni dallo spazio e riportarli sulla Terra è una serie molto scoraggiante e dispendiosa in termini di tempo, composta da innumerevoli test, procedure, calcoli precisi e da centinaia o migliaia di scienziati e ingegneri che assicurano ogni vengono trattati pochi dettagli per garantire il completo successo della missione, spesso per raccogliere solo poche once di materiale.
Questo enorme sforzo ha il compito non solo di garantire il successo della raccolta dei campioni, ma anche di garantire la corretta conservazione dei campioni per evitare la contaminazione durante il viaggio verso casa, e quindi di recuperare i campioni una volta atterrati in una capsula sulla Terra, dove vengono adeguatamente disimballati. catalogati e archiviati per analisi di laboratorio.
Per dimostrare la difficoltà nel condurre una missione di ritorno di campioni, solo quattro nazioni hanno utilizzato con successo esploratori robotici per raccogliere campioni da un altro corpo planetario e riportarli sulla Terra:l’ex Unione Sovietica, gli Stati Uniti, il Giappone e la Cina. L’ex Unione Sovietica riportò con successo campioni lunari sulla Terra nel corso degli anni ’70; gli Stati Uniti hanno restituito campioni di una cometa, di un asteroide e persino di particelle solari; Il Giappone ha restituito con successo campioni da due asteroidi; e più recentemente, la Cina è riuscita a restituire 61,1 once dalla Luna, che è l’attuale record per le missioni robotiche di ritorno di campioni. Ma nonostante la difficoltà di condurre con successo una missione di ritorno di campioni, cosa può insegnarci la cosmochimica sulla ricerca della vita oltre la Terra?
"La cosmochimica può parlarci della consegna degli ingredienti necessari per la vita ai pianeti o alle lune tramite asteroidi o comete", dice il dottor Ogliore a Universe Today. "Poiché abbiamo sia materiale di asteroidi che di comete in laboratorio, possiamo dire se i composti organici prebiotici primitivi potrebbero essere stati rilasciati da questi corpi. Naturalmente, questo non significa che la vita sulla Terra (o altrove) sia iniziata in questo modo, solo che si tratta di un percorso. La scoperta della vita su un altro mondo sarebbe una delle più grandi scoperte nella storia della scienza, quindi ovviamente vorremmo esserne assolutamente sicuri! richiede un campione sulla Terra. Penso che l'unico modo per sapere con certezza se c'è stata vita su Europa, Encelado o Marte è riportare un campione sulla Terra da questi luoghi."
A quanto pare, la NASA sta lavorando attivamente alla missione Mars Sample Return (MSR), per la quale il Dr. Ogliore è membro del MSR Measurement Definition Team. L'obiettivo di MSR sarà quello di viaggiare sul Pianeta Rosso per raccogliere e riportare campioni di regolite marziana sulla Terra per la prima volta nella storia. Il primo passo di questa missione è attualmente in fase di completamento da parte del rover Perseverance della NASA nel cratere Jezero, mentre sta lentamente raccogliendo campioni e lasciandoli cadere in tubi attraverso la superficie marziana per il futuro recupero da parte di MSR.
Per quanto riguarda Europa, sebbene ci siano state diverse discussioni riguardanti una missione di ritorno di campioni, incluso uno studio del 2002 che discuteva una missione di ritorno di campioni dall'oceano di Europa e uno studio del 2015 che discuteva una potenziale missione di ritorno di campioni di pennacchi, attualmente non sono in programma missioni definitive di ritorno di campioni da Europa. funziona, forse a causa dell'enorme distanza. Nonostante ciò, e pur non essendo una missione di ricerca della vita, il dottor Ogliore è stato incaricato di condurre una missione robotica sulla luna vulcanica di Giove, Io, per esplorare la sua pletora di vulcani. Per Encelado, la missione Life Investigation for Encelado (LIFE) ha ricevuto una serie di proposte di missione per restituire campioni dai pennacchi di Encelado, sebbene debbano ancora essere accettate. Ma qual è l'aspetto più entusiasmante della cosmochimica che il Dott. Ogliore ha studiato durante la sua carriera?
"Secondo me la singola misurazione più importante nella storia della cosmochimica è stata la misurazione della composizione isotopica dell'ossigeno del sole", dice il dottor Ogliore a Universe Today. "Per fare questo, dovevamo riportare campioni del vento solare sulla Terra, cosa che abbiamo fatto con la missione Genesis della NASA. Tuttavia, la capsula di ritorno dei campioni si è schiantata sulla Terra. Ma questo ha fermato i cosmochimici?! Diavolo no! Kevin McKeegan e colleghi all'UCLA avevano costruito uno strumento specializzato, enorme e complicato per studiare questi campioni. Nonostante lo schianto, McKeegan e colleghi analizzarono l'ossigeno nel vento solare e scoprirono che era il 6% più leggero dell'ossigeno trovato sulla Terra, e corrispondeva alla composizione del vento solare. gli oggetti più antichi conosciuti nel sistema solare:inclusioni di calcio-alluminio (CAI) di dimensioni millimetriche trovate nei meteoriti."
Il dottor Ogliore continua raccontando a Universe Today come questo risultato è stato previsto da Bob Clayton dell'Università di Chicago, oltre ad accreditare il suo postdoc, Lionel Vacher, per aver condotto un progetto di ricerca che si è basato sui risultati di Genesis, sottolineando:"Questo è stato un progetto davvero divertente perché tecnicamente molto impegnativo e i risultati hanno inserito il sistema solare nel suo contesto astrofisico."
Come la miriade di discipline scientifiche che Universe Today ha esaminato durante questa serie, la cosmochimica ha successo grazie alla sua natura multidisciplinare che contribuisce all'obiettivo di rispondere ad alcune delle domande più difficili dell'universo. Il dottor Ogliore sottolinea che l'analisi dei campioni di laboratorio coinvolge una moltitudine di background scientifici per comprendere ciò che i ricercatori stanno osservando all'interno di ciascun campione e i processi responsabili della loro creazione. Inoltre, ciò include anche le suddette missioni di ritorno campione e centinaia o migliaia di scienziati e ingegneri che prendono parte a ciascuna missione. Quindi, quali consigli può offrire il Dott. Ogliore ai futuri studenti che desiderano intraprendere il percorso di cosmochimica?
"Biologia, chimica, geologia, fisica, matematica, elettronica:hai bisogno di tutto!" Lo racconta il dottor Ogliore a Universe Today. "Se ti piace imparare costantemente cose nuove, allora la scienza planetaria fa per te. È positivo ricevere un'istruzione molto ampia. Questo ti sarà utile in numerose carriere, ma è particolarmente vero per la scienza planetaria e la cosmochimica. Capisco lavorare con persone che studiano i vulcani e matematici che lavorano sul movimento caotico. Quanto è bello?!"
Tutto sommato, la cosmochimica è un campo di studio estremamente stimolante e gratificante per cercare di rispondere ad alcune delle domande più difficili e di lunga data riguardanti i processi responsabili dell'esistenza dei corpi celesti nel sistema solare e oltre, comprese stelle, pianeti, lune. , meteoriti e comete, insieme a come la vita è emersa nel nostro piccolo mondo blu. Come notato, la cosmochimica riassume perfettamente la famosa citazione di Carl Sagan:"Il cosmo è dentro di noi. Siamo fatti di materia stellare. Siamo un modo per il cosmo di conoscere se stesso". È attraverso la cosmochimica e l'analisi dei meteoriti e di altri campioni restituiti che i ricercatori possono lentamente scoprire cosa costituisce la vita e dove possiamo trovarla.
"I meteoriti sono la testimonianza più spettacolare della natura conosciuta dall'umanità", dice il dottor Ogliore a Universe Today. "Abbiamo rocce provenienti da Marte, dalla Luna, da mondi vulcanici, dall'asteroide Vesta e da dozzine di altri mondi. I meteoriti di ferro sono i nuclei di pianeti divisi in pezzi. Queste rocce registrano processi avvenuti quattro miliardi e mezzo di anni fa e cadono sulla Terra in una palla di fuoco fiammeggiante che viaggia a miglia al secondo. Puoi seguire vari blog che tengono traccia delle palle di fuoco e persino calcolare le aree in cui potrebbero essere caduti i meteoriti. Se mai ne hai l'opportunità, prova a trovare uno di questi meteoriti appena caduti , ma vale la pena provarci. Non ho ancora trovato un meteorite, ma è uno dei miei obiettivi di vita."
Fornito da Universe Today
