Anda tidak perlu pesawat luar angkasa untuk menumbuhkan lobak Mars ‘kecil yang aneh’

Dalam fiksi sejarah, para astronom melihat melalui teleskop, kebijaksanaan optik mengalir dengan kecepatan cahaya. Mengambil apa yang bisa mereka dapatkan, mereka secara pasif menerima informasi tentang bintang dan planet yang jauh. Hal-hal ini tetap dan persyaratannya tidak dapat diubah.

Tapi itu bukan cara kerja astronomi. Ilmuwan planet dan planet ekstrasurya, misalnya, tidak hanya menunggu data datang kepada mereka, tetapi juga membangun versi miniatur tempat lain menggunakan lanskap geologis, tambang, dan ruang simulasi yang sesuai di Bumi. Dalam simulasi ini, mereka melihat, merasakan, dan mengendalikan dunia – atau setidaknya metafora untuk mereka – dalam upaya untuk menguraikan bagian alam semesta yang kemungkinan besar tidak akan pernah mereka kunjungi.

Dalam membuat fisik dan abstrak tak tersentuh, mereka tidak hanya menciptakan perumpamaan tetapi juga cara memvisualisasikan planet-planet ini sebagai tempat yang sebenarnya.

“Melalui sains, kami selalu berpikir dengan membandingkan,” kata Pascal Lee dari Mars Institutes dan SETI. “Jadi, ada sesuatu yang sangat mendasar dalam pendekatan menggunakan analog.”

Metode mereka sesuai dengan tradisi ilmiah yang menghargai penelitian berbasis laboratorium dan kontak langsung dengan alam.

“Sebenarnya masuk akal bagi para ilmuwan planet, yang fenomenanya telah dihilangkan dalam ruang dan waktu, untuk berpikir bahwa simulasi dan pengulangan adalah bagaimana mereka dapat mempelajari apa yang jauh,” kata Lisa Missiri, seorang antropolog di Universitas Yale. Penulis The Status of Outer Space, “Karena Itulah yang Telah Dilakukan Ilmu Pengetahuan Selama Ratusan Tahun.”

🌕🥶

Panah paling langsung antara dunia ini dan dunia luar adalah “analog terestrial”, yang merupakan lokasi fisik di Bumi yang menyerupai beberapa aspek dari dunia lain – biasanya Bulan atau Mars. Hubungan ini dapat berupa formasi geologis, seperti tabung lava atau bukit pasir, atau dapat berupa seluruh wilayah yang berkarakter bulan atau Mars, seperti Gurun Atacama di Chili atau gunung berapi di hawaii.

Dr. Lee memimpin Proyek Haughton-Mars, sebuah fasilitas penelitian analog di Pulau Devon, pos terdepan yang tandus dan tak berpenghuni di Kutub Utara di Nunavut, Kanada. “Ada berbagai fitur yang sangat luas yang mirip dengan apa yang kita lihat di Bulan dan di Mars,” katanya.

Pulau ini selalu dingin dan kering, dengan jurang dan ngarai, dan memiliki kawah selebar 14 mil dengan efek kosmik di belakangnya. Itu kira-kira ukurannya sama dengan Kawah Shackleton di kutub selatan bulan, tempat NASA berencana mengirim astronot dekade ini.

Selama puluhan kampanye lapangan, Stasiun Penelitian Houghton telah menyediakan tempat permanen di mana para ilmuwan dapat berpura-pura berada di Bulan atau Mars, mempelajari geologi serupa, menguji peralatan untuk misi masa depan, dan melatih manusia untuk berpartisipasi.

“Ini agak seperti proses siap pakai,” kata Dr. Lee, meskipun dia mencatat bahwa Airbnb tidak dapat ditampilkan dan digunakan oleh siapa pun. Fasilitas habitat utama ditampilkan dalam serangkaian tenda untuk geologi, astrobiologi, kedokteran, administrasi dan pekerjaan perbaikan. Ada rumah kaca sendiri, sementara ATV dan Humvee mendukung perjalanan dan mensimulasikan kendaraan keliling.

Dr. Lee menghabiskan 23 musim panas berturut-turut di fasilitas makan sarden kalengan dalam cuaca dingin dalam perjalanan sehari jauh dari kamp utama. Tetapi pada tahun 2020 dan 2021, sebuah pandemi memaksanya untuk melewatkan perjalanan tahunannya ke dunia lain di Bumi. Aku merindukan kesederhanaan dan kesendirian.

“Ketika Anda di sana, Anda adalah seorang Devon,” kata Dr. Lee, seperti astronot tunggal.

🥕🔴

Namun, ada kalanya para ilmuwan tidak perlu mencari isotop: mereka dapat membawanya pulang dalam bentuk simulasi, atau zat yang menyerupai permukaan Bulan atau Mars.

Mars, misalnya, tertutup pasir dan debu yang bersama-sama disebut regolith. Itu membuat perjalanan menjadi sulit dan juga dapat memblokir panel surya, menyumbat filter, dan mengambil bagian yang bergerak. Untuk menentukan bagaimana kendaraan robot, sumber energi, dan perangkat lain akan bertahan dari kerasnya Planet Merah, para ilmuwan harus mengujinya terhadap sesuatu yang serupa sebelum melakukan perjalanan.

Itu sebabnya, pada tahun 1997, NASA mengembangkan zat berdebu yang disebut JSC-Mars 1, berdasarkan data dari misi Viking dan Pathfinder. Itu terbuat dari zat yang ditemukan di gunung berapi berbentuk kerucut Pu’u Nene di Hawaii. Di sana, lava merembes sekali ke dalam air, akhirnya membentuk partikel yang kaya.

Kemudian para ilmuwan NASA memperbaiki bahan ini, sambil mempersiapkan penyelidikan Phoenix Mars, dan membuat Simulasi Mars Mojave. Itu diperoleh dari endapan lava Formasi Vulkanik Saddleback di Gurun Mojave di California.

Namun, proses pengujiannya tidak mudah: Phoenix mengumpulkan sampel tanah es di Mars pada 2008 yang juga”lengket, dalam kata-kata NASA, untuk beralih dari sendok ke alat analisis. Setahun kemudian, kereta itu menancapkan jiwa di pasir selamanya. Robot saudaranya, Opportunity, hilang saat badai debu menutupi panel suryanya, sebuah nasib yang juga menghambat misi terbaru InSight.

Saat ini, perusahaan swasta menggunakan data dan resep NASA untuk persediaan simulasi pribadi. Versi “tambahkan ke troli” ini digunakan untuk proyek pameran sains, semen eksotis, dan tanah berkebun dunia lain. Mark Cusimano, pendiri salah satu perusahaan ini, taman marsHobinya menumbuhkan Taman Kemenangan Planet Merah menggunakan tanah saddleback, katanya. Dia mengatakan itu memuaskan untuk menanam “wortel kecil atau lobak yang aneh di dalamnya.”

Weijer Walmink, ahli ekologi di Universitas Wageningen di Belanda, melakukan penelitian ini lebih jauh dengan Proyek “Makanan untuk Mars dan Bulan”Budidaya tanaman seperti kacang polong dan kentang. Dia saat ini sedang mengerjakan seluruh sistem pertanian, termasuk bakteri, cacing tanah, dan kotoran manusia. Idenya, kata Dr. Walmink, adalah “tumbuh dengan berani di tempat yang belum pernah ada tanaman yang tumbuh sebelumnya.” Hari ini, Mars ada di Bumi. Besok, mungkin Mars sendiri.

🧪🪐

Meniru wilayah tata surya yang lebih eksotis membutuhkan beberapa upaya, sehingga para ilmuwan sering beralih ke ruang simulasi – pada dasarnya tabung reaksi di mana mereka menciptakan kembali kondisi dunia lain. Idenya berasal dari tahun 1950-an, ketika seorang ilmuwan militer yang dibawa ke Amerika Serikat dari Nazi Jerman memelopori penggunaan Ruang bertekanan rendah kadang-kadang disebut “traktor Mars” Untuk melihat apakah biologi dapat bertahan dalam kondisi Mars.

Saat ini, peneliti seperti Tom Runčevski dari Southern Methodist University di Dallas sedang mencari tempat yang berbeda: Titan, salah satu bulan Saturnus, satu-satunya dunia di tata surya selain Bumi yang saat ini memiliki benda cair tetap di permukaannya.

“Saya pribadi selalu berbicara tentang betapa agresif dan menakutkannya Titan,” kata Dr. Runčevski. Danau dan laut berenang dengan etana. Bensin turun salju, hujan metana. Tapi jika Anda melihat melalui kabut, Anda akan melihat cincin Saturnus.

Meskipun wahana antariksa Eropa Huygens diterjunkan kembali ke permukaannya pada tahun 2005, permusuhan luar biasa Titan, secara keseluruhan, sulit dipahami dari planet yang ramah seperti ini. “Titan adalah seorang ilmuwan,” kata Dr. Runčevski. “Sangat sulit untuk mempelajari dunia dari Bumi.”

Tapi dia mencoba, setelah menemukan di labnya apa yang dia sebut “titan in a jar.”

Anda tidak akan melihat cincin Saturnus dari bawah traktor Dr. Runčevski. Tapi Anda akan belajar tentang senyawa organik dan kristal yang menempati bulan paling terkenal mereka. Di dalam stoples — tabung reaksi, jujur ​​— Dr. Runčevski akan menaruh satu atau dua tetes air, lalu membekukannya untuk meniru versi kecil dari jantung Titan. Untuk ini dia akan menambahkan beberapa tetes etana, yang akan segera mengembun, membentuk danau bulan kecil. Selanjutnya, ia akan menambahkan senyawa organik lain yang menarik, seperti asetonitril atau benzena. Kemudian, ia akan menyedot udara dan mengatur suhu ke Titan, sekitar minus 292 derajat Fahrenheit.

NASA berencana untuk kembali ke Titan, peluncuran Sebuah quadcopter bertenaga nuklir bernama Dragonfly pada tahun 2027. Dengan mengamati kristal dan struktur yang terbentuk di toplesnya, Dr. Runčevski berharap dapat membantu para ilmuwan menjelaskan apa yang mereka lihat ketika penjelajah robotik tiba pada tahun 2034. “Kami tidak dapat mengirim seluruh lab,” katanya, sehingga mereka harus mengandalkan sebagian di laboratorium Bumi.

🧪🌌

Di laboratorium di Universitas Johns Hopkins, Sarah Hurst bekerja mirip dengan NASA dan Dr. Runčevski, termasuk mensimulasikan Titan. Tetapi tabung reaksinya juga mencakup simulasi exoplanet hipotetis, atau dunia yang mengorbit bintang jauh.

Dr Horst awalnya menghindari exoplanet, karena spesifikasinya langka. Anda ingat berpikir “Saya dimanjakan oleh tata surya”. Tetapi seorang rekan meyakinkannya untuk mulai mensimulasikan Bayesian dunia. “Kami telah mengumpulkan matriks planet potensial ini,” katanya. Atmosfer fantasinya didominasi oleh hidrogen dan karbon dioksida atau air, dengan suhu mulai dari 300 derajat Fahrenheit hingga 980 derajat Fahrenheit.

Tabung reaksi mereka dimulai dengan komponen utama yang dapat membentuk atmosfer, diatur ke suhu tertentu. Anda mengalirkan campuran ini ke dalam ruang seukuran botol soda, dan memaparkannya pada energi — sinar ultraviolet atau elektron dari plasma — yang memecah partikel elementer. “Mereka berputar di dalam ruangan untuk membuat molekul baru, dan beberapa molekul baru ini juga pecah,” kata Dr. Horst. Siklus ini diulang sampai catu daya terputus. Terkadang, proses ini menghasilkan partikel padat: kabut dari dunia lain.

Mendeteksi eksoplanet penghasil kabut asap yang potensial dapat membantu para ilmuwan mengarahkan teleskop ke benda langit yang benar-benar dapat mereka amati. Selain itu, kabut mempengaruhi suhu permukaan planet, membuat perbedaan antara air cair dan es atau penguapan, dan kabut dapat melindungi permukaan dari foton berenergi tinggi — keduanya memengaruhi kelayakan planet untuk dihuni. Atmosfer juga dapat menyediakan blok bangunan untuk kehidupan dan energi – atau gagal melakukannya.

Meskipun awalnya enggan, Dr. Horst menjadi terikat pada planet laboratoriumnya. Mereka merasa akrab, bahkan jika itu fiksi. Dia biasanya dapat mengetahui jenis eksperimen apa yang terjadi ketika dia memasuki kantor, karena plasma yang berbeda memancarkan warna yang berbeda. “Oh, kita harus melakukan Titan hari ini,” katanya, “karena warnanya agak ungu,” atau “kita sedang melakukan planet ekstrasurya ini, dan warnanya agak biru.”

Dibandingkan dengan lanskap Pulau Devon, beberapa simulasi regolith atau bahkan bulan tabung percobaan, planet lab Dr. Horst tidak memiliki fisik. Mereka tidak mewakili dunia tertentu. tidak berbentuk. Mereka hanya atmosfer yang halus, tanpa dasar untuk berdiri. Tapi masuk akal: semakin seorang astronom ingin berpaling dari Bumi, ciptaannya menjadi semakin misterius. “Saya pikir fakta bahwa mensimulasikan exoplanet lebih abstrak adalah pengingat bahwa ini bukan tempat yang bisa Anda kunjungi,” kata Dr. Messiri.

Namun, Dr. Horst ingat hari-hari ketika labnya mensimulasikan planet-planet yang menyala: Kemudian, ruangan itu akan memanaskan seluruh sudut ruangan. Dunia kecil ini, yang sebenarnya tidak ada di tempat lain, menghangatkan dunia ini.