Ο επιστήμονας που μαγειρεύει τους ουρανούς των μακρινών κόσμων
Το 2004, η Sarah Hörst βρέθηκε σε ένα σταυροδρόμι. Ήταν έτοιμος να τελειώσει το πτυχίο της στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια και είχε αποφασίσει να κάνει ένα διάλειμμα από το σχολείο. Όχι μόνο ένιωθε καμένη, αλλά δεν μπορούσε να αποφασίσει αν ήθελε να ακολουθήσει μια καριέρα μελετώντας το κλίμα της ίδιας της Γης ή τα μυστήρια γύρω από μακρινούς πλανήτες. Ήξερε ότι η κλιματική αλλαγή ήταν σημαντική, αλλά λαχταρούσε να μελετήσει εξωγήινους κόσμους. Σήμερα το περιγράφει ως μια μάχη μεταξύ του κεφαλιού της και της καρδιάς της.
Τελικά η καρδιά της κέρδισε. Ενώ η Hörst είχε προγραμματίσει να περάσει ένα χρόνο ως δασκάλα, παρόλα αυτά διοργάνωσε μια συνέντευξη στο Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA. Η δουλειά περιελάμβανε την ανάλυση εικόνων από την αποστολή Cassini, η οποία εκείνη την περίοδο βρισκόταν σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο και επέστρεφε δεδομένα για τους δακτυλίους και τα φεγγάρια του. Η συνέντευξη ξεκίνησε τρεις ώρες μετά την τελετή αποφοίτησής της. της πρότειναν δουλειά επί τόπου. «Κάποια στιγμή αποφάσισα να ακούσω τι προσπαθούσε να μου πει το σύμπαν αντί να προσπαθώ συνεχώς να το παλεύω», είπε ο Hörst. Πήρε τη δουλειά και τελικά πήρε το διδακτορικό της. στην πλανητική επιστήμη από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.
Σήμερα, η Hörst διατηρεί το δικό της εργαστήριο στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins, όπου προσομοιώνει τις ατμόσφαιρες πλανητών και φεγγαριών πέρα από τη Γη. Αναμιγνύοντας διαφορετικά κοκτέιλ κοινών ατμοσφαιρικών αερίων μαζί, θερμαίνοντάς τα σε διάφορες θερμοκρασίες και εκθέτοντάς τα σε μια πηγή ενέργειας, μπορεί να δημιουργήσει εκ νέου τις χημικές αντιδράσεις που προκαλούνται από το ηλιακό φως. Αυτές οι αντιδράσεις μπορούν να παράγουν νέα αέρια, εξωτικούς τύπους ομίχλης και ακόμη και οργανικές ενώσεις.
Ήδη, τα πειράματα έχουν βοηθήσει τη Hörst και τους συνεργάτες της να κατανοήσουν καλύτερα σώματα του ηλιακού συστήματος όπως ο Πλούτωνας και ο Τιτάνας, το μεγαλύτερο φεγγάρι του Κρόνου. Αλλά τελικά, θα μπορούσαν να παρέχουν ενδείξεις για κόσμους πιο μακριά:εξωπλανήτες που κάνουν κύκλους από μακρινά αστέρια. Με το επερχόμενο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, οι αστρονόμοι θα μπορούν να συμπεράνουν τη χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας των εξωπλανητών. Ο Hörst ελπίζει να δημιουργήσει εκ νέου αυτές τις ατμόσφαιρες στο εργαστήριο, επιτρέποντας έτσι στους αστρονόμους να ερμηνεύσουν καλύτερα τα αποτελέσματά τους. Εάν οι ερευνητές βρουν σημάδια οξυγόνου σε μια μακρινή ατμόσφαιρα, για παράδειγμα, τα πειράματα του Hörst θα βοηθήσουν να καθοριστεί εάν το αέριο προκλήθηκε από συνηθισμένες χημικές και γεωλογικές διεργασίες ή εάν είναι ένα γνήσιο σήμα ότι υπάρχει ζωή αλλού στο σύμπαν.
Ταυτόχρονα, ο Hörst έχει εμπλακεί βαθιά σε πιο γήινες προκλήσεις. Έχει γίνει μια από τις πιο ειλικρινείς αστρονόμους που μάχονται κατά της σεξουαλικής παρενόχλησης στην αστρονομική κοινότητα. Επίσης, ωθεί ενάντια στην προσδοκία ότι οι εκκολαπτόμενοι αστρονόμοι πρέπει να εργάζονται ασταμάτητα.
Quanta μίλησε με την Hörst για αυτές τις μάχες και τις ιδιαιτερότητες της τρέχουσας έρευνάς της. Αυτή η συνέντευξη έχει συμπυκνωθεί και επεξεργαστεί για λόγους σαφήνειας.
Γιατί παλέψατε τόσο σκληρά ενάντια στο να γίνετε πλανητικός αστρονόμος;
Ήθελα να κάνω κάτι που θα βοηθούσε τους ανθρώπους και δεν έβλεπα πώς θα μπορούσε να το κάνει αυτό το να είμαι πλανητολόγος.
Είναι μια από τις ερωτήσεις που μας κάνουν πιο σταθερά όταν μιλάμε στον Τύπο. Ρωτούν, «Εντάξει, αλλά τι σημασία έχει αυτό για τους κανονικούς ανθρώπους στην καθημερινή τους ζωή;» Υπάρχουν πολλοί νόμιμοι τρόποι για να απαντήσετε σε αυτήν την ερώτηση, αλλά σίγουρα δεν είναι η ίδια απάντηση που θα δίνατε αν προσπαθούσατε να θεραπεύσετε τον καρκίνο ή να κατανοήσετε την κλιματική αλλαγή.
Είναι μια ερώτηση που σκέφτεστε ακόμα πολύ;
Με τα χρόνια έχω καταλήξει να πιστεύω ότι αν κάνεις κάτι που είναι δύσκολο, πάντα θα καταλήγεις να έχεις κάποια ενδιαφέρουσα συνεισφορά που θα βγαίνει από την άλλη πλευρά. Εάν πρέπει να βρείτε δημιουργικές λύσεις, θα ωθήσει τα πάντα προς τα εμπρός — όχι μόνο τη μία ερώτηση που προσπαθείτε να απαντήσετε.
Πιστεύω επίσης ότι είναι σημαντικό για τους ανθρώπους να είναι ευτυχισμένοι. Αυτό ακούγεται εξαιρετικά τετριμμένο. Αλλά ως επιστήμονας, πρέπει πραγματικά να έχετε κάτι που σας οδηγεί να κάνετε τη δουλειά και να παλεύετε στις δύσκολες στιγμές.
Αυτοί οι δύσκολοι καιροί αισθάνονται άφθονες σήμερα, καθώς η κοινότητα της αστρονομίας έχει έρθει αντιμέτωπη με ορισμένες υψηλού προφίλ περιπτώσεις σεξουαλικής παρενόχλησης τα τελευταία χρόνια. Έχετε μιλήσει αρκετά για αυτό. Είναι κάτι που σε βαραίνει; Είναι κάτι που έχετε βιώσει ή έχετε δει να συμβαίνει;
Ολα τα παραπανω. Υπήρξαν πολλές μεμονωμένες περιπτώσεις [παρενόχλησης] σε όλη τη διάρκεια της καριέρας μου, αλλά υπήρξε επίσης ένα άτομο που ήταν πρόβλημα για μένα εδώ και πολύ καιρό. Το να ασχοληθώ με αυτό ο ίδιος ήταν ένα πράγμα, αλλά τώρα έχω όλους αυτούς τους μαθητές. Μπορώ να τους κρατήσω ασφαλείς στο κτήριο μας στο Χόπκινς, αλλά δεν θα έχουν μια πλούσια και πλήρη επιστημονική σταδιοδρομία αν δεν βγουν στην κοινότητα — και η ίδια η κοινότητα δεν είναι ασφαλής.
Σε εκείνο το σημείο λοιπόν άρχισα να είμαι πολύ πιο φωνητικός γι' αυτό και επίσης να δουλεύω στα παρασκήνια για να βοηθήσω.
Τι κάνετε στα παρασκήνια;
Βοηθάω άτομα που συντάσσουν κώδικες δεοντολογίας. Κάνω εκπαίδευση παρέμβασης. Και έχω πιέσει πολύ σκληρά στα κεντρικά γραφεία της NASA για να υιοθετήσουν καλύτερες πολιτικές που διευκολύνουν τους ανθρώπους να αναφέρουν απευθείας σε αυτά και να τους διευκολύνουν να απομακρύνουν άτομα που γνωρίζουν ότι έχουν προβλήματα.
Είμαι πάντα ανυπόμονος για τα πράγματα, αλλά είμαι ιδιαίτερα ανυπόμονος για αυτό γιατί κάθε μέρα που αυτοί οι άνθρωποι είναι ακόμα στο γήπεδο, το κάνουν ζημιά και μας δυσκολεύουν να προχωρήσουμε.
Είναι απλά εξαντλητικό. Κάθε φορά που υπάρχει μια θήκη υψηλού προφίλ, ακόμη και σε άλλους τομείς, απλώς κάθομαι στο γραφείο μου και μετράω μέχρι το 10 και το τηλέφωνό μου αρχίζει να χτυπάει. Είχα περισσότερους ανθρώπους από ό,τι μπορώ να μετρήσω, που δεν είχα γνωρίσει ποτέ, να μου ζητήσουν βοήθεια. Κάνω ό,τι καλύτερο μπορώ. Και μερικές φορές είναι απλώς να απαντάς στο τηλέφωνο και να ακούς κάποιον να κλαίει για μια ώρα, ειλικρινά.
Αυτό πρέπει να σε βαραίνει. Τι κάνετε για τον εαυτό σας;
Ασκούμαι και περνάω χρόνο με φίλους και οικογένεια. Έχω ένα σπίτι εδώ με μεγάλη αυλή και έχω κάνει πολλή δουλειά σε αυτό. Θεωρώ ότι η χειρωνακτική εργασία όπου πρέπει να εστιάσετε σε κάτι άλλο είναι πραγματικά χαλαρωτική.
Φαντάζομαι ότι η δουλειά σας είναι επίσης μεγάλη απόσπαση της προσοχής. Η τρέχουσα εργασία σας προσομοιώνει τις ατμόσφαιρες των εξωγήινων κόσμων μέσα στο εργαστήριο, που νομίζω ότι είναι απλώς άγριο. Πείτε μου πώς λειτουργεί.
Προσπαθούμε να ξεκινήσουμε μόνο με τα κύρια ατμοσφαιρικά αέρια για οποιαδήποτε ατμόσφαιρα, επειδή πολλά από τα ιχνοαέρια πρέπει να παράγονται από τη χημεία. Έτσι, για παράδειγμα, εάν επρόκειτο να δημιουργήσετε ξανά την τρέχουσα ατμόσφαιρα της Γης, θα μπορούσατε να ξεκινήσετε μόνο με άζωτο, οξυγόνο και CO2 . Σίγουρα δεν θα ξεκινούσατε με το όζον, γιατί θα μπορούσατε να το κάνετε αυτό με τη φωτοχημεία.
Στη συνέχεια, φέρνουμε αυτά τα συστατικά σε οποιαδήποτε θερμοκρασία είναι σχετική για την ατμόσφαιρα που προσομοιώνουμε — έτσι για τον Τιτάνα ψύχουμε τα αέρια και για έναν εξωπλανήτη θερμαίνουμε τα αέρια. Και μετά τα εκθέτουμε σε μια πηγή ενέργειας. Αυτή είναι μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που έχουμε, επειδή είναι πραγματικά δύσκολο να αντιγράψουμε τον ήλιο ή το φάσμα ενός άλλου αστεριού. Και έτσι αντ 'αυτού χρησιμοποιούμε δύο διαφορετικές πηγές ενέργειας - υπεριώδες φως και ένα πλάσμα που παράγει ενεργητικά ηλεκτρόνια - σε δύο διαφορετικά πειράματα. Στη συνέχεια συγκρίνουμε τα αποτελέσματα και από τα δύο. Εάν η πηγή ενέργειας είναι πραγματικά σημαντική για τη χημεία, θα λάβουμε δύο πολύ διαφορετικές απαντήσεις όταν εκτελέσουμε τα δύο πειράματα. Εάν η πηγή ενέργειας δεν έχει τόση σημασία, θα λάβουμε παρόμοιες απαντήσεις.
Πώς είναι να μπαίνεις στο εργαστήριο αφού ολοκληρωθεί η εκτέλεση ενός πειράματος;
Μόλις την περασμένη εβδομάδα ολοκληρώσαμε μια νέα σειρά πειραμάτων που προσομοίωσαν τις υψηλότερες θερμοκρασίες μέχρι τώρα για εξωπλανήτες, όταν οι μεταπτυχιακοί φοιτητές μου μπήκαν τρέχοντας στο γραφείο μου λέγοντας:"Πρέπει να έρθεις να το δεις."
Μόλις αφαιρέσαμε τα δείγματα από τον θάλαμο, ήταν πεντακάθαρο ότι κάτι περίεργο είχε συμβεί. Τα μόρια ήταν πράσινο της ελιάς και καφέ σοκολάτα! Εξακολουθούμε να προσπαθούμε να καταλάβουμε ποια ακριβώς ήταν η χημεία που συνέβαινε εκεί.
Ποιες ερωτήσεις μεγάλης εικόνας ελπίζετε να απαντήσετε;
Θέλουμε να προβλέψουμε ποια μόρια θα πρέπει να βρίσκονται σε οποιαδήποτε ατμόσφαιρα και αν αυτή η ατμόσφαιρα θα έχει ή όχι σύννεφα ή σωματίδια ομίχλης. Αυτό θα μας βοηθήσει να προσδιορίσουμε ποια είδη πλανητών μπορεί να είναι κατοικήσιμα και ποια ατμοσφαιρικά αέρια μπορεί να είναι σημάδια ζωής.
Αν ψάχνουμε για ζωή κάπου, εκτός κι αν έχουμε την τύχη να δούμε έναν ελέφαντα να πατάει τριγύρω ή ένα ψάρι να κολυμπά μπροστά στην κάμερα, σχεδόν πάντα θα ψάχνουμε για χημικές υπογραφές. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα με τους εξωηλιακούς πλανήτες. Και έτσι πρέπει να έχουμε πραγματικά κάποια ιδέα για το ποιες συγκεκριμένες χημικές υπογραφές δείχνουν προς τη ζωή.
Παρατήρησα ότι πολλές από τις έρευνές σας επικεντρώνονται στην ομίχλη. Γιατί είναι τόσο σημαντικό;
Τα σωματίδια ομίχλης μπορούν να επηρεάσουν την κατοικησιμότητα ενός πλανήτη.
Η Γη έχει επί του παρόντος ένα στρώμα όζοντος, το οποίο μας προστατεύει από τα εξαιρετικά ενεργητικά υπεριώδη φωτόνια. Αλλά προτού η Γη αναπτύξει αυτό το στρώμα του όζοντος, είχε ένα στρώμα ομίχλης - το οποίο παρεμποδίζει παρομοίως ορισμένα φωτόνια από το να φτάσουν στην επιφάνεια του πλανήτη - και έτσι θα μπορούσε να λειτουργήσει σαν ένα πρώιμο όζον και να βοηθήσει στην προστασία της νεοφυούς ζωής. Επιπλέον, τα σωματίδια ομίχλης θα αλλάξουν τη δομή της θερμοκρασίας στην ατμόσφαιρα και στην επιφάνεια, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει το αν ένας πλανήτης θα έχει υγρό νερό.
Μία από τις πρόσφατες μελέτες σας διαπίστωσε ότι τόσο οι οργανικές ενώσεις όσο και το οξυγόνο θα μπορούσαν να παραχθούν σε ατμόσφαιρες που δεν υπήρχε ζωή. Αυτό το έργο αποκλείει αυτές τις υπογραφές ως πιθανούς βιοδείκτες;
Ακριβώς. Είναι σαφές ότι μπορείτε να κάνετε πολλά διαφορετικά μόρια και διαφορετικούς συνδυασμούς στο εργαστήριο. Επομένως, πρέπει να είμαστε πολύ προσεκτικοί σχετικά με αυτό όταν αρχίζουμε να παίρνουμε μετρήσεις ατμοσφαιρικής σύνθεσης από εξωπλανήτες.
Πώς τα αποτελέσματά σας θα βοηθήσουν τους αστρονόμους να κατανοήσουν τι είναι πιθανό να δουν στην επόμενη γενιά ισχυρών τηλεσκοπίων, όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb που καθυστερεί πολύ;
Μετράμε τα αέρια που κάνει το πείραμα στο εργαστήριο. Αυτά είναι τα είδη των πραγμάτων που θα μπορείτε να δείτε πραγματικά στα δεδομένα από το Webb. Ελπίζουμε λοιπόν ότι θα μπορέσουμε να δημιουργήσουμε ξανά τις παρατηρήσεις από τον Webb στο εργαστήριο για να βοηθήσουμε στην αναστροφή μηχανικής [τα ευρήματά τους] ώστε να κατανοήσουμε καλύτερα τις συγκεκριμένες συνθήκες της ατμόσφαιρας.
Είναι σαν να παίρνετε μια μπουκιά από ένα μπισκότο και να προσπαθείτε να καταλάβετε τα συστατικά;
Ναι, εν μέρει επειδή ένα από τα πράγματα που πραγματικά σας βοηθάει να κάνετε κάτι τέτοιο είναι να έχετε μεγάλη εξειδίκευση και να δοκιμάσετε πολλά κοινά συστατικά για μπισκότα, ώστε να τα γνωρίζετε όταν τα συναντάτε.
Προσπαθούμε να αρχίσουμε να δοκιμάζουμε όλα αυτά τα διαφορετικά μπισκότα, ώστε να αναγνωρίσουμε αμέσως τα συστατικά αντί να πρέπει να καθίσουμε εκεί και να σκεφτούμε μόνοι μας:"Μήπως έχει γεύση σαν τσιπ σοκολάτας ή ξηρό καρπό;"
Ήταν αποκαρδιωτικό να παρακολουθείτε την κυκλοφορία του JWST να καθυστερεί ξανά και ξανά;
Νομίζω ότι ήταν ιδιαίτερα δύσκολο για πολλά από τα κατώτερα μέλη της κοινότητας. Αλλά η επιστήμη θα ολοκληρωθεί κάποια μέρα, και όλοι θα ξεχάσουμε τελικά ότι αυτό συνέβη. Ελπίζω να μοιάζει πολύ με το Hubble, το οποίο είχε αρκετά προβλήματα στην αρχή, αλλά στη συνέχεια συνέχισε να είναι μια τόσο θεαματική αποστολή.
Ποιος ξέρει, ίσως μόλις το JWST απογειωθεί τελικά να μας δώσει τον πρώτο μας υπαινιγμό ότι υπάρχει ζωή σε έναν από αυτούς τους πλανήτες.
Θα ήταν συναρπαστικό.
Ξέρω! Προσπαθώ να μην το ελπίζω πολύ σκληρά, αλλά στο τέλος της ημέρας πρέπει να αναγνωρίσετε ότι είναι σίγουρα δυνατό.
Είστε επίσης γνωστός για την προσπάθεια διατήρησης ενός υγιούς φόρτου εργασίας στο εργαστήριό σας, κάτι που είναι ασυνήθιστο στις επιστήμες, με την πίεση να δημοσιεύετε συνεχώς. Πώς προσπαθείτε να καταπολεμήσετε αυτήν την πίεση με τους μεταπτυχιακούς φοιτητές σας; Με τον εαυτό σου;
Είναι δύσκολο για μένα γιατί νιώθω ότι οι συνήθειες που αναπτύσσεις πολύ νωρίς είναι πολύ δύσκολο να κόψεις.
Αλλά προσπαθώ πολύ σκληρά με τους αποφοίτους μου. Έχουμε κανόνες σύμφωνα με τους οποίους στέλνουμε email μόνο από τις 8 π.μ. έως τις 6 μ.μ. από Δευτέρα έως Παρασκευή. Τους υπενθυμίζω επίσης συνεχώς ότι η υγεία τους και η υγεία των ανθρώπων που αγαπούν είναι απολύτως η νούμερο ένα προτεραιότητα για την ομάδα μας. Εάν είναι άρρωστοι, ξέρουν ότι πρέπει να μείνουν σπίτι. Εάν ένα μέλος της οικογένειας ή ένα επιλεγμένο μέλος της οικογένειας έχει κάποιου είδους πρόβλημα υγείας, γνωρίζουν ότι πρέπει να μπουν σε αεροπλάνο, αν μπορούν.
Προσπαθώ πολύ σκληρά για να βεβαιωθώ ότι θα το καταλάβουν αυτό και θα αρχίσουν να αναπτύσσουν καλύτερες συνήθειες γιατί είναι πολύ εύκολο σε αυτή τη δουλειά να δουλεύεις κάθε ώρα της ημέρας. Ωστόσο, υπάρχει τόση πολλή έρευνα που δείχνει ότι όχι μόνο μειώνονται οι αποδόσεις όσο περισσότερο κάνετε, αλλά ότι κάποια στιγμή είστε στην πραγματικότητα λιγότερο παραγωγικοί από ό,τι θα ήσασταν αν έπαιρνα χρόνο.
Τούτου λεχθέντος, η επιβολή αυτών των συνηθειών με την ομάδα μου με βοηθά πραγματικά επίσης, επειδή δεν λαμβάνω μηνύματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου από αυτούς το Σαββατοκύριακο, εκτός εάν είναι επείγον.
Η ευτυχία είναι τόσο σημαντική! Και ναι, ακούγεται προφανές, αλλά είναι κάτι που νομίζω ότι δεν δίνουμε αρκετή αξία στις επιστήμες.
Ναι απολύτως. Στην πραγματικότητα, σχεδόν υποτιμούμε το να είσαι χαρούμενος, σαν να είναι κάποιο σημάδι ότι δεν το κάνεις σωστά.
