Sarah Stewart, planetair wetenschapper aan de Universiteit van Californië, Davis, gebruikt instrumenten die krachtige schokgolven kunnen veroorzaken om te bestuderen hoe planeten ontstaan.
(Afbeelding: © Copyright John D. en Catherine T. MacArthur Foundation - gebruikt met toestemming)
Het is niet elke dag dat je een bonafide genie ontmoet - laat staan er een worden.
Maar dat is precies wat er gebeurde met Sarah Stewart, een planetaire wetenschapper aan de Universiteit van Californië, Davis, toen ze een van de 25 fellows van de MacArthur Foundation werd voor 2018 en vijf jaar financiering won voor een totaalbedrag van $ 625.000 voor gebruik naar keuze. De fellowship wordt notoir de 'geniale beurs' genoemd, hoewel de stichting zelf de term niet gebruikt.
'Ik zat waar ik nu aan mijn bureau zit, en ik doe meestal de beller-ID-screening, maar het was een Chicago-nummer en ik dacht:' Oh, Chicago, dat is leuk, dus ik neem de telefoon op ', Vertelde Stewart aan Space.com. [Hoe de maan zich vormde: 5 wilde maantheorieën]
Nadat het trio aan de andere kant zich met de MacArthur Foundation had geïdentificeerd, "hoorde ik niets anders dat kwam, omdat ik vermoedde dat ze over dit ding belden en het was een complete verrassing voor mij, dus raakte ik in shock ," zij ging door. (Ze vertelden haar dat ze dat gewend zijn.)
De prijs van Stewart erkent haar brede onderzoek als planetair wetenschapper, die volgens haar geïnspireerd was door het lezen van sciencefictionromans en het kijken naar 'Star Trek' met haar vader. Op de universiteit studeerde ze astrofysica en besloot ze zich te concentreren op de vorming van planeten.
Maar in plaats van een bepaald probleem aan te pakken, viel ze uiteindelijk voor een techniek - schokcompressie-experimenten, die een groot luchtkanon gebruiken om de omstandigheden na te bootsen tijdens gigantische botsingen in de ruimte. 'Ik ben een van deze wetenschappers die door het zonnestelsel dwaalt,' zei Stewart. 'Niemand groeit op met de gedachte dat ze kanonnen gaan gebruiken voor de kost, dus dit is een beetje een toevalstreffer, toch?'
Stewart heeft in haar eigen instelling toegang tot twee kanonnen, die 40 mm en 25 mm meten, en ze heeft manieren bedacht om toegang te krijgen tot nog krachtiger faciliteiten bij Lawrence Livermore en Sandia National Laboratories (beide faciliteiten worden beheerd door het Amerikaanse ministerie van Energie .) Deze machines zijn krachtig genoeg om minerale monsters bloot te stellen aan ongelooflijk gewelddadige drukken - omstandigheden die net zo extreem zijn als die in het hart van Jupiter - lang genoeg voor wetenschappers om te meten wat er binnenin gebeurt.
Experimenten met schokcompressie fungeren als een soort tijdmachine en dragen Stewart en haar collega's terug om deze vroege gebeurtenissen in het zonnestelsel vanuit het comfort van het laboratorium te bekijken. Haar bekendste onderzoek richt zich op wat er gebeurde tijdens de vorming van onze maan.
De experimenten zijn alleen iets minder stressvol dan die aanvankelijke impact zou kunnen zijn, zei ze. 'Het afvuren van het pistool is een groot drama', zei Stewart. 'Het is veel plannen en voorbereiden op een knipoogje van terreur.' Maar als dat knipperen soepel gaat, kunnen de experimenten een aantal zeer intrigerende gegevens opleveren, zoals de resultaten die Stewart en haar collega's ertoe brachten het leidende idee van wetenschappers over hoe de maan zich vormde, te herzien.
De huidige toonaangevende kanshebber om de maan uit te leggen, suggereert dat hij brak toen een lichaam van Mars-formaat in botsing kwam met de vroege aarde. Maar die verklaring heeft een serieus gat in zich: de aarde en de maan zijn chemisch bijna identiek, wat niet kan worden verklaard door de impact tenzij twee toevallig vergelijkbare lichamen botsen. [De maan: 10 verrassende maanfeiten]
'Alles wat iedereen in deze fase aanneemt, is verkeerd', zei Stewart en zij en haar toenmalige afgestudeerde student Simon Lock beseften toen ze naar de eerste experimentresultaten keken.
De botsingsresultaten van Stewart wijzen op een verklaring die dat probleem netjes vermijdt: de gigantische inslag zorgde er niet voor dat de maan brak. In plaats daarvan zorgde het ervoor dat beide objecten verdampten en wervelden in een vluchtig maar gigantisch donutvormig fenomeen dat het team een synestie noemde. De aarde en de maan vestigden zich elk uit dit theoretische, maar nooit geziene lichaam, identieke composities intact.
'Wat we ons realiseerden, was dat de aarde niet echt meer op een planeet leek', zei Stewart. 'Toen we dit voor het eerst zagen en beseften dat het de manier waarop de maan zou ontstaan veranderde, noemden we het de schijf die niet zou vallen.'
Het duurde vier jaar voordat het onderzoeksteam de bevindingen had verwerkt in een paper dat ze prettig vonden om te publiceren. Wetenschappers zijn nog steeds bezig met het spelen per spel dat eindigde met de aarde en de maan, en Stewart is niet van plan dat gesprek op te geven, ondanks haar recente meevaller.
'Ik hou van mijn dagelijkse baan, ik ga niet stoppen met mijn dagelijkse baan', zei Stewart. Naast het kraken van de geheimen van de maan, heeft ze ook andere vragen die ze wil aanpakken, zoals het bestuderen van delen van de aardmantel die mogelijk onveranderd zijn vóór de gigantische impact. Ze vergeleek het proces met het maken van een marmeren cake, waardoor er nog steeds wervelingen van het originele recept overblijven die nog kunnen worden bestudeerd.
Maar ze zei dat de fellowship-prijs haar meer flexibiliteit zal geven om creatief te zijn, binnen haar onderzoek en daarbuiten. 'De belofte is alleen om het nieuw en opwindend te maken en dat is het', zei Stewart. 'Dat is het enige touw dat ik eraan trek.'
