In historische fictie kijken astronomen door telescopen, optische wijsheid stroomt met de snelheid van het licht. Ze nemen wat ze kunnen krijgen en ontvangen passief informatie over verre sterren en planeten. Deze dingen staan vast en hun voorwaarden kunnen niet worden gewijzigd.
Maar zo werkt astronomie niet. Planetaire en exoplaneetwetenschappers wachten bijvoorbeeld niet alleen op gegevens die bij hen binnenkomen, maar bouwen ook miniatuurversies van andere plaatsen met behulp van geschikte geologische landschappen, steengroeven en simulatiekamers op aarde. In deze simulatie zien, voelen en beheersen ze werelden – of in ieder geval metaforen voor hen – in een poging delen van het universum te ontcijferen die ze waarschijnlijk nooit zouden bezoeken.
Door het fysieke en het abstracte onaantastbaar te maken, creëren ze niet alleen vergelijkingen, maar ook manieren om deze planeten als werkelijke plaatsen te visualiseren.
“Door de wetenschap denken we de hele tijd door vergelijking”, zei Pascal Lee van de Mars Institutes en SETI. “En dus is er iets heel fundamenteels aan de benadering van het gebruik van analogen.”
Hun methoden passen in de wetenschappelijke traditie die zowel laboratoriumonderzoek als direct contact met de natuur waardeert.
“Het is eigenlijk logisch voor planetaire wetenschappers, wier verschijnselen in tijd en ruimte zijn verwijderd, om te denken dat simulatie en herhaling zouden zijn hoe ze zouden kunnen bestuderen wat ver weg is”, zegt Lisa Missiri, een antropoloog aan de Yale University. Auteur van The Status of Outer Space, “Omdat dat is wat de wetenschap al honderden jaren doet.”
🌕🥶
De meest directe pijl tussen deze wereld en daarbuiten is de ‘aardse analoog’, een fysieke locatie op aarde die lijkt op een bepaald aspect van een andere wereld – meestal de maan of Mars. Deze verbinding kan de vorm aannemen van geologische formaties, zoals lavabuizen of zandduinen, of het kan een hele regio zijn met een maan- of Marskarakter, zoals Atacama-woestijn in Chili of vulkanen in Hawaï.
Dr. Lee leidt het Haughton-Mars Project, een analoge onderzoeksfaciliteit op Devon Island, een kale, onbewoonde buitenpost van het noordpoolgebied in Nunavut, Canada. “Er is een ongelooflijk breed scala aan functies die vergelijkbaar zijn met wat we op de maan en op Mars zien”, zei hij.
Het eiland is altijd koud en droog, met ravijnen en canyons, en heeft een 23 kilometer brede krater met een kosmisch effect erachter. Dat is ongeveer even groot als de Shackleton-krater op de zuidpool van de maan, waar NASA dit decennium astronauten naartoe wil sturen.
Tijdens tientallen veldcampagnes heeft Houghton Research Station gezorgd voor een permanente plek waar wetenschappers kunnen doen alsof ze op de maan of Mars zijn, vergelijkbare geologie kunnen bestuderen, apparatuur kunnen testen voor toekomstige missies en mensen kunnen trainen om deel te nemen.
“Het is een beetje een kant-en-klaar proces”, zei Dr. Lee, hoewel hij opmerkte dat het niet zoals Airbnb is dat iedereen kan komen opdagen en gebruiken. De primaire habitatfaciliteit is te zien in een reeks tenten voor geologie, astrobiologie, medicijnen, administratief en reparatiewerk. Er is een eigen kas, terwijl ATV’s en Humvees reizen ondersteunen en zwervende voertuigen simuleren.
Dr. Lee bracht 23 opeenvolgende zomers in de faciliteit door met het eten van ingeblikte sardines in de kou tijdens dagtochten weg van het hoofdkamp. Maar in 2020 en 2021 dwong een pandemie hem om zijn jaarlijkse reizen naar die buitenaardse wereld op aarde over te slaan. Ik mis eenvoud en eenzaamheid.
“Als je daar bent, ben je een Devoon”, zei dr. Lee, net als de eenzame astronaut.
🥕🔴
Er zijn echter momenten waarop wetenschappers niet voor een isotoop hoeven te gaan: ze kunnen het mee naar huis nemen in de vorm van een simulatie, of een stof die lijkt op het oppervlak van de maan of Mars.
Mars is bijvoorbeeld bedekt met zand en stof, die samen regoliet worden genoemd. Het maakt reizen moeilijk en kan ook zonnepanelen blokkeren, filters verstoppen en bewegende delen oppikken. Om te bepalen hoe robotvoertuigen, energiebronnen en andere apparaten de ontberingen van de Rode Planeet zullen weerstaan, zullen wetenschappers ze moeten testen met iets soortgelijks voordat ze de reis maken.
Daarom ontwikkelde NASA in 1997 een stoffige substantie genaamd JSC-Mars 1, gebaseerd op gegevens van de Viking- en Pathfinder-missies. Het is gemaakt van een stof die voorkomt in de kegelvormige vulkaan Pu’u Nene op Hawaï. Daar sijpelde lava eenmaal in het water en vormde uiteindelijk rijke deeltjes.
Latere NASA-wetenschappers verbeterden dit materiaal, terwijl ze de Phoenix Mars-sonde voorbereidden, en maakten de Mars Mojave Simulant. Het wordt verkregen uit de lavaafzettingen van de Saddleback Volcanic Formation in de Mojave-woestijn in Californië.
Het testproces is echter niet waterdicht: Phoenix verzamelde in 2008 ijskoude bodemmonsters op Mars die ook”kleverig, in de woorden van NASA, om van de primeur naar de analysetool te gaan. Een jaar later stak de strijdwagen de ziel voor altijd in het zand. Zijn zusterrobot, Opportunity, ging verloren toen een stofstorm zijn zonnepanelen bedekte, een lot dat ook de nieuwste missie van InSight heeft belemmerd.
Tegenwoordig gebruiken particuliere bedrijven NASA-gegevens en recepten voor particuliere simulatiebenodigdheden. Deze “toevoegen aan winkelwagen”-versie gaat naar wetenschappelijke projecten, exotisch cement en buitenaardse tuingrond. Mark Cusimano, oprichter van een van deze bedrijven, MarstuinZijn hobby is het kweken van de Triumph Garden van de Rode Planeet met zadelbodem, zegt hij. Hij zegt dat het bevredigend is om er “een vreemd worteltje of radijsje in te kweken”.
Weijer Walmink, een ecoloog aan de Wageningen Universiteit in Nederland, ging nog verder met dit werk Project “Voedsel voor Mars en de Maan”Teelt van gewassen zoals erwten en aardappelen. Hij werkt momenteel aan een heel landbouwsysteem, inclusief bacteriën, regenwormen en menselijke uitwerpselen. Het idee, zei Dr. Walmink, is “moedig groeien waar nog geen plant is gegroeid.” Vandaag is Mars op aarde. Morgen misschien Mars zelf.
🧪🪐
Het imiteren van de meer exotische gebieden van het zonnestelsel kost wat moeite, dus wenden wetenschappers zich vaak tot simulatiekamers – in wezen reageerbuizen waarin ze de omstandigheden van andere werelden nabootsen. Het idee dateert uit de jaren vijftig, toen een militaire wetenschapper die vanuit nazi-Duitsland naar de Verenigde Staten was gebracht, pionierde met het gebruik van Lagedrukkamers worden soms “Mars-tractoren” genoemd Om te zien of biologie zou kunnen volharden in Mars-omstandigheden.
Tegenwoordig zijn onderzoekers zoals Tom Runčevski van de Southern Methodist University in Dallas op zoek naar een andere plek: Titan, een van de maan van Saturnus, de enige wereld in het zonnestelsel behalve de aarde die momenteel vloeibare lichamen op het oppervlak heeft.
“Ik heb het altijd persoonlijk over hoe agressief en angstaanjagend Titan is”, zei Dr. Runčevski. Meren en zeeën zwemmen met ethaan. Het sneeuwt benzine, het regent methaan. Maar als je door de mist kijkt, Je zult de ringen van Saturnus zien.
Hoewel de Europese ruimtesonde Huygens in 2005 met een parachute naar de oppervlakte terugkeerde, is de opmerkelijke vete van Titan over het algemeen moeilijk te doorgronden vanaf een zo gastvrije planeet als deze. “Titan is een wetenschapper”, zegt dr. Runčevski. “Het is heel moeilijk om een wereld vanaf de aarde te bestuderen.”
Maar hij probeert het, nadat hij in zijn laboratorium heeft uitgevonden wat hij ‘een titaan in een pot’ noemt.
Je zult de ringen van Saturnus niet zien onder de tractor van Dr. Runčevski. Maar je leert over de organische verbindingen en kristallen die hun beroemdste manen bezetten. In de potten – reageerbuisjes, eerlijk gezegd – zal Dr. Runčevski een paar druppels water doen en het dan bevriezen om een kleine versie van het hart van een Titan na te bootsen. Hieraan voegt hij een paar druppels ethaan toe, die onmiddellijk zullen condenseren en kleine maanmeren vormen. Vervolgens voegt hij andere interessante organische verbindingen toe, zoals acetonitril of benzeen. Vervolgens zal het lucht aanzuigen en de temperatuur instellen op Titan, ongeveer min 292 graden Fahrenheit.
NASA is van plan terug te keren naar Titan, lancering Een nucleair aangedreven quadcopter genaamd Dragonfly in het jaar 2027. Door te kijken naar de kristallen en structuren die zich in zijn potten vormen, hoopt Dr. Runčevski wetenschappers te helpen verklaren wat ze zien wanneer de robotverkenner in 2034 arriveert. “We kunnen niet een heel laboratorium sturen”, zei hij, dus ze moeten gedeeltelijk vertrouwen op op aarde-labs.
🧪🌌
In een laboratorium aan de Johns Hopkins University werkt Sarah Hurst op dezelfde manier als dat van NASA en Dr. Runčevski, inclusief het simuleren van Titan. Maar zijn reageerbuizen strekken zich ook uit tot het simuleren van hypothetische exoplaneten, of werelden rond verre sterren.
Dr. Horst bleef aanvankelijk uit de buurt van exoplaneten, omdat specificaties schaars zijn. Je herinnert je nog dat je dacht: “Ik ben verwend door het zonnestelsel”. Maar een collega overtuigde haar om Bayesiaans te gaan simuleren s werelds. “We hebben deze matrix van potentiële planeten samengesteld,” zei ze. De fantasie-atmosferen worden gedomineerd door waterstof en koolstofdioxide of water, met temperaturen variërend van 300 graden Fahrenheit tot 980 graden Fahrenheit.
Hun reageerbuizen beginnen met de belangrijkste componenten waaruit de atmosfeer kan bestaan, ingesteld op een bepaalde temperatuur. Je stroomt dit mengsel in een kamer ter grootte van een frisdrankfles en stelt het bloot aan energie – ultraviolet licht of elektronen uit plasma – die de elementaire deeltjes afbreekt. “Ze draaien rond in de kamer om nieuwe moleculen te maken, en sommige van deze nieuwe moleculen breken ook uit elkaar”, zei Dr. Horst. Deze cyclus wordt herhaald totdat de stroomtoevoer wordt onderbroken. Soms levert dit proces vaste deeltjes op: mist uit een andere wereld.
Het detecteren van potentiële smog-producerende exoplaneten kan wetenschappers helpen telescopen te richten op hemellichamen die ze daadwerkelijk kunnen waarnemen. Bovendien beïnvloedt mist de oppervlaktetemperatuur van een planeet, wat een verschil maakt tussen vloeibaar water en ijs of verdamping, en het kan het oppervlak beschermen tegen hoogenergetische fotonen – die beide de bewoonbaarheid van de planeet beïnvloeden. De atmosfeer kan ook de bouwstenen voor leven en energie leveren – of doet dat niet.
Hoewel aanvankelijk terughoudend, raakt Dr. Horst gehecht aan haar laboratoriumplaneten. Ze voelen vertrouwd aan, ook al zijn ze fictief. Ze kan meestal zien wat voor soort experiment er aan de hand is wanneer ze het kantoor binnenkomt, omdat verschillende plasma’s verschillende kleuren gloeien. “Oh, we zouden vandaag Titan moeten doen,” zei ze, “omdat het een beetje paars is”, of “we doen deze specifieke exoplaneet, en het is een beetje blauw.”
Vergeleken met de landschappen van Devon Island, een handvol regolietsimulaties of zelfs een reageerbuismaan, missen de laboratoriumplaneten van Dr. Horst lichaamsbouw. Ze vertegenwoordigen geen specifieke wereld. krijgt geen vorm. Ze zijn slechts een etherische atmosfeer, zonder grond om op te staan. Maar het is logisch: hoe meer een astronoom van de aarde weg wil kijken, hoe mysterieuzer zijn creaties worden. “Ik denk dat het feit dat het simuleren van exoplaneten abstracter is, een sterke herinnering is dat dit geen plaatsen zijn waar je naartoe kunt gaan”, zei Dr. Messiri.
Dr. Horst herinnert zich echter de dagen dat haar lab brandende planeten simuleerde: dan zou de kamer een hele hoek van de kamer verwarmen. Deze kleine wereld, die eigenlijk nergens anders bestaat, verwarmt deze wereld.
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”