My Science Life:Πλανητικός γεωλόγος Dr. Paul Byrne
Καλώς ήρθατε στη λειτουργία My Science Life του Δρ. Paul Byrne, βοηθού καθηγητή στο Τμήμα Επιστημών Θαλάσσιας, Γης και Ατμόσφαιρας στο North Carolina State University.
Είμαι πλανητικός γεωλόγος και οι κύριοι τομείς εξειδίκευσής μου έγκεινται στη χρήση διαστημοπλοίων και δεδομένων πεδίου για την κατανόηση των τεκτονικών και ηφαιστειακών διεργασιών στη Γη και σε άλλους πλανήτες.
Με καταγωγή από την Ιρλανδία, μετακόμισα στις Ηνωμένες Πολιτείες το 2011 για μεταδιδακτορική υποτροφία με την αποστολή MESSENGER της NASA στον Ερμή. Βασισμένος στο Ινστιτούτο Carnegie του Τμήματος Επίγειου Μαγνητισμού της Ουάσιγκτον, στη βορειοδυτική Ουάσιγκτον, δούλεψα με άλλους πλανητικούς γεωλόγους για να ερμηνεύσω τις εικόνες που επιστράφηκαν από το διαστημόπλοιο MESSENGER, το πρώτο που μπήκε ποτέ σε τροχιά γύρω από τον Ερμή. Το 2014 μετακόμισα στο Σεληνιακό και Πλανητικό Ινστιτούτο στο Χιούστον του Τέξας για να εργαστώ με δεδομένα διαστημόπλοιων από την αποστολή Cassini στον Κρόνο. Και τον Αύγουστο του 2015, ξεκίνησα ως μέλος ΔΕΠ στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας, όπου διδάσκω πλανητική επιστήμη, δομική γεωλογία και στοιχεία αρκετών από τα πεδία μαθήματά μας.
Ο τομέας της πλανητικής επιστήμης είναι σχετικά νέος αλλά αναπτύσσεται γρήγορα και περιλαμβάνει γεωλογία, φυσική, χημεία, ακόμη και βιολογία - όλα τα θέματα που χρειαζόμαστε για να κατανοήσουμε τα πλανητικά σώματα στο σύνολό τους και τις μυριάδες διεργασίες, γεωμορφές και φαινόμενα που φιλοξενούν. Ως πλανητικός γεωλόγος, μελετώ τις εδαφομορφές και τις εσωτερικές διεργασίες πολλών σωμάτων στο Ηλιακό Σύστημα, από βραχώδεις κόσμους όπως ο Ερμής, η Αφροδίτη και ο Άρης, μέχρι τους ποικίλους και συναρπαστικούς παγωμένους δορυφόρους των γιγάντιων πλανητών. Μεγάλο μέρος της έρευνάς μου περιλαμβάνει επίσης άμεση σύγκριση των πλανητικών σωμάτων με τη Γη και μεταξύ τους, μέσω μιας προσέγγισης που ονομάζουμε «συγκριτική πλανητολογία». Αυτή η προσέγγιση μας επιτρέπει να αξιοποιήσουμε όσα γνωρίζουμε για έναν συγκεκριμένο κόσμο και να επεκτείνουμε αυτή την κατανόηση σε πολλούς άλλους, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας. Επίσης σκέφτομαι όλο και περισσότερο τους εξωηλιακούς πλανήτες, αυτούς που περιφέρονται γύρω από άλλα αστέρια. Αν και αυτή είναι αναμφισβήτητα μια από τις νεότερες πτυχές του κλάδου της πλανητικής επιστήμης, είναι επίσης μια από τις πιο συναρπαστικές, καθώς μας δίνει μια ματιά στις θεμελιώδεις διαδικασίες που ελέγχουν πώς σχηματίζονται τα αστρικά συστήματα και οι πλανήτες τους γενικά.
Πώς είναι η δουλειά σας σε καθημερινή βάση;
Η δουλειά μου χωρίζεται σε δύο σχεδόν ίσα μέρη:έρευνα και διδασκαλία. Κατά τη διάρκεια μιας τυπικής ημέρας, διδάσκω για περίπου μία ώρα περίπου. Αυτή η δραστηριότητα λαμβάνει χώρα σε μία από τις τάξεις μας εδώ στο NCSU και συνήθως περιλαμβάνει έναν συνδυασμό διαφανειών διαλέξεων, βίντεο και συζήτησης στην τάξη. Περίπου 30 μαθητές παρακολουθούν τη Δομική Γεωλογία και Τεκτονική μου τάξη; είκοσι μαθητές είναι εγγεγραμμένοι στις Πλανητικές επιφάνειες, ατμόσφαιρες και ωκεανούς μου μάθημα αυτό το εξάμηνο. Το μεγαλύτερο μέρος του υπόλοιπου χρόνου μου ασχολείται με την έρευνα, αλλά ακόμη και αυτή η περιγραφή δεν καταγράφει το εύρος των πραγμάτων που μπορεί να φέρει ακόμη και μια κανονική μέρα. Για παράδειγμα, ένας ερευνητής επιστήμονας πρέπει να ενημερώνεται για τις τελευταίες εξελίξεις στον τομέα του, επομένως αφιερώνω λίγο χρόνο τις περισσότερες μέρες διαβάζοντας πρόσφατα δημοσιευμένη επιστημονική βιβλιογραφία.
Οι επιστήμονες συνήθως προετοιμάζουν ερευνητικές προτάσεις σε οργανισμούς χρηματοδότησης για να υποστηρίξουν την έρευνά τους (συμπεριλαμβανομένων των αμοιβών για μεταπτυχιακούς φοιτητές) και έτσι, εάν πλησιάζει η προθεσμία χρηματοδότησης, αφιερώνω τουλάχιστον μία ώρα ή δύο τις περισσότερες ημέρες στη σύνταξη προτάσεων. Η συγγραφή ακαδημαϊκών άρθρων είναι επίσης ένα κρίσιμο μέρος της δουλειάς, οπότε αν δεν υπάρχει πρόταση χρηματοδότησης, προσπαθώ να γράψω τουλάχιστον ένα ή δύο τμήματα ενός επιστημονικού χειρογράφου. Είναι σημαντικό ότι οι μεταπτυχιακοί και οι προπτυχιακοί φοιτητές είναι η ψυχή ενός τμήματος επιστήμης και η καθοδήγησή τους αποτελεί σημαντικό μέρος της δουλειάς ενός μέλους ΔΕΠ. Το εργαστήριό μου αποτελείται από τέσσερις μεταπτυχιακούς φοιτητές και (προς το παρόν) δέκα προπτυχιακούς φοιτητές, επομένως αφιερώνω πάντα τουλάχιστον λίγο χρόνο κάθε μέρα μιλώντας και δουλεύοντας με φοιτητές. Αυτές οι συζητήσεις είναι από τα καλύτερα μέρη της δουλειάς μου και συμπληρώνουν τις καθημερινές μου αλληλεπιδράσεις με προπτυχιακούς φοιτητές στην τάξη μου. (Επίσης, ξοδεύω περίπου το 10% του χρόνου μου κάνοντας αυτό που ονομάζεται «υπηρεσία», το οποίο περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα δραστηριοτήτων, από τη συμμετοχή σε μια επιτροπή τμημάτων ή πανεπιστημίου έως την εξέταση των εργασιών και προτάσεων άλλων επιστημόνων, έως τη βοήθεια στη διοργάνωση επιστημονικών συνεδρίων. το άτομο, ορισμένοι επιστήμονες αγαπούν αυτή την πλευρά της δουλειάς και άλλοι τη μισούν· ανάλογα με την ημέρα, βρίσκομαι κάπου στο ενδιάμεσο.)
Έχοντας πει όλα αυτά, μπορεί να παρατηρήσετε ότι δεν ξοδεύω πολύ από τον χρόνο μου κάνοντας πραγματική έρευνα. Αυτό είναι κάτι που πραγματικά με εκπλήσσει όταν το σκέφτομαι:πόσος χρόνος χρειάζεται για να σκεφτώ και να γράψω τα ευρήματα της έρευνας, σε αντίθεση με την πραγματοποίηση αυτών των ευρημάτων. Ανάλογα με τον τύπο της δουλειάς που κάνω, μπορώ να μείνω αρκετές εβδομάδες μεταξύ της εκτέλεσης οποιασδήποτε ειδικής έρευνας — αν και όταν κάνω επιτόπια εργασία, για παράδειγμα, δεν κάνω τίποτα άλλο παρά αποκτώ ολοκαίνουργια δεδομένα. Ωστόσο, σε μια τυπική μέρα, προσπαθώ να αφιερώσω περίπου μία ώρα για να ανακαλύψω νέα πράγματα, τα οποία στην περίπτωσή μου περιλαμβάνουν ανάλυση εικόνων διαστημικών σκαφών άλλων πλανητών, εκτέλεση μοντέλων υπολογιστών ή εργαστηριακών πειραμάτων ή επανεξέταση μετρήσεων πεδίου.
Πείτε μας για την έρευνά σας
Με ενδιαφέρει κυρίως γιατί οι πλανήτες φαίνονται όπως είναι. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιώ εικόνες διαστημικού σκάφους (καθώς και άλλους τύπους δεδομένων τηλεπισκόπησης) για να μετρήσω και να κατανοήσω τις γεωλογικές διεργασίες που είναι υπεύθυνες για να δίνουν στους πλανήτες την εμφάνισή τους. Δύο από τις πιο σημαντικές γεωλογικές διεργασίες που μπορούν να διαμορφώσουν έναν πλανήτη είναι ο τεκτονισμός και ο ηφαιστειισμός. Στην πρώτη, οι τάσεις προκαλούν το εξωτερικό, εύθραυστο κέλυφος ενός πλανητικού σώματος να σπάσει — και αυτό ισχύει είτε αυτό το κέλυφος είναι κατασκευασμένο από βράχο είτε από πάγο. Ο ηφαιστειασμός είναι ουσιαστικά η μεταφορά θερμότητας από το εσωτερικό ενός πλανητικού σώματος προς τα έξω, μέσω της μεταφοράς λιωμένου υλικού κατά μήκος των αγωγών. Έτσι, οι τεκτονικές διεργασίες παραμορφώνουν το εξωτερικό κέλυφος και δημιουργούν ρωγμές, ρήγματα, ακόμη και μεγάλες οροσειρές, ενώ η ηφαιστειακή δραστηριότητα σχηματίζει εκτεταμένες πεδιάδες από λάβα, ηφαίστεια και εκρηκτικά κοιλώματα. Πολλά από αυτά που κάνω με τα δεδομένα του διαστημικού σκάφους περιλαμβάνουν χαρτογράφηση εδαφών και άλλων χαρακτηριστικών της επιφάνειας σε αυτό που ονομάζουμε σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών ή GIS, το οποίο είναι ένα σύνολο εργαλείων που βασίζονται σε υπολογιστή που χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλούς διαφορετικούς τύπους ακαδημαϊκής και βιομηχανικής έρευνας.
Χρησιμοποιώ επίσης μοντέλα υπολογιστών για το πώς παραμορφώνονται εύθραυστα υλικά ως απόκριση στο στρες για να καταλάβω τις δυνάμεις που απαιτούνται για την παραγωγή μεγάλων τεκτονικών μορφών εδάφους σε άλλους πλανήτες. Αυτά τα μοντέλα είναι κρίσιμα για να μας πουν τι συνέβη στο παρελθόν και μας δίνουν τη δυνατότητα να κάνουμε προβλέψεις για το τι γεωμορφές θα μπορούσαν να σχηματιστούν στο μέλλον. Συνδυάζω αυτήν την αριθμητική εργασία με φυσικά πειράματα στο εργαστήριο:Χρησιμοποιώ κουτιά άμμου, μαζί με μαθηματικές σχέσεις κλιμάκωσης, για να προσομοιώσω παραμόρφωση σε βραχώδεις και παγωμένες επιφάνειες που τα μοντέλα υπολογιστών δεν μπορούν εύκολα να αναπαραγάγουν. Ο συνδυασμός αριθμητικών και φυσικών πειραματικών δεδομένων είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την κατανόηση των τάσεων στις οποίες εκτέθηκε μια συγκεκριμένη πλανητική επιφάνεια, το οποίο με τη σειρά του μας λέει πολλά για την εσωτερική σύνθεση και τις διαδικασίες που πρέπει να συνέβαιναν για να σχηματιστούν αυτές οι επιφάνειες στο πρώτη θέση—κάτι που δεν έχουμε άλλο τρόπο να γνωρίζουμε για τα περισσότερα άλλα πλανητικά σώματα, τουλάχιστον προς το παρόν.
Τέλος, πραγματοποιώ επιτόπια εργασία σε διάφορες τοποθεσίες στις Η.Π.Α και στο εξωτερικό, τις οποίες θεωρούμε ανάλογες με γεωμορφές ή τοπία σε άλλους πλανήτες και φεγγάρια. Στο παρελθόν, η επιτόπια εργασία συνίστατο σε μεγάλο βαθμό στη λήψη λεπτομερών μετρήσεων σε προεξοχές με κλινόμετρο πυξίδας, σημειωματάριο και φακό χειρός, με πλαίσιο παρεχόμενο από αεροφωτογραφία ή δορυφορικά δεδομένα, όπου ήταν διαθέσιμα. Σήμερα χρησιμοποιούμε αυτά τα ίδια εργαλεία, αλλά μπορούμε να τα αυξήσουμε με υψηλής ανάλυσης δισδιάστατη και τρισδιάστατη εικόνα και τοπογραφικά δεδομένα που αποκτώνται με drones, τα οποία γίνονται όλο και πιο προσιτά και ισχυρά. Τα διαδικτυακά εργαλεία όπως το Google Earth αντιπροσωπεύουν επίσης ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στη σύνδεση πολύ μικρών κλιμάκων, (δηλαδή τεράστιων περιοχών) με παρατηρήσεις μεγάλης κλίμακας, π.χ., αυτές που λαμβάνονται σε μια ενιαία περιοχή χαρτογράφησης, τοποθεσία ή ακόμα και προεξοχή.
Ποιες είναι μερικές από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στον τομέα σας;
Αυτό μπορεί να φαίνεται προφανές, αλλά η μεγαλύτερη πρόκληση αυτού που κάνω είναι ότι δεν μπορώ να επισκεφτώ τα μέρη που μελετώ! Έχουμε στείλει ανθρώπους στη Σελήνη, ρομποτικά διαστημόπλοια σε όλα τα μεγάλα σώματα του Ηλιακού Συστήματος και έχουμε δείγματα από μια χούφτα μέρη, αλλά στην πλανητική επιστήμη, εξακολουθούμε να βασιζόμαστε σε μεγάλο βαθμό στην τηλεσκοπική και τροχιακή απεικόνιση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η συγκριτική πλανητολογία είναι ένα τόσο ισχυρό εργαλείο:μπορούμε να πάρουμε την περιορισμένη γνώση που έχουμε για ένα σώμα, να συγκρίνουμε τις γεωμορφές, τις μεγάλες ιδιότητες και τα φυσικά χαρακτηριστικά του με έναν άλλο, καλά χαρακτηρισμένο κόσμο και να καταλάβουμε καλύτερα και τα δύο . Αλλά εξακολουθεί να είναι μια πρόκληση να μελετήσουμε λεπτομερώς μέρη για τα οποία έχουμε πολύ λίγα δεδομένα, όπως τα φεγγάρια του Ουρανού και του Ποσειδώνα, και ακόμη και με όλες τις αποστολές που έχουν επισκεφθεί τον Άρη, ας πούμε, έχουμε ακόμη χαράξει μόνο την επιφάνεια (μεταφορικά και κυριολεκτικά) αυτού του εξωγήινου πλανήτη.
Πιο πεζά, η απόκτηση των απαραίτητων κονδυλίων για μια πλήρως ανεπτυγμένη ερευνητική ομάδα μπορεί να είναι ένα δύσκολο έργο. Υπάρχουν πολλοί επιστήμονες που εργάζονται καθημερινά στις ΗΠΑ, και παρόλο που αυτό είναι πολύ καλό για τη χώρα, σπάνια υπάρχουν αρκετά χρήματα από ομοσπονδιακές, κρατικές και ιδιωτικές πηγές για να τους υποστηρίξουν όλους. Είναι μια συνεχής προσπάθεια εξασφάλισης των χρημάτων που απαιτούνται για την κατασκευή και τη συντήρηση ενός εργαστηρίου, την πληρωμή μεταπτυχιακών φοιτητών και μεταδιδακτορικών ερευνητών και την κάλυψη των εξόδων που σχετίζονται με τα ταξίδια για επιτόπια εργασία, συνεργασία και επιστημονικές συναντήσεις. Είναι κάτι που αξίζει να κάνετε, αλλά πολλοί πλανητολόγοι ξοδεύουν πολύ περισσότερο χρόνο από ό,τι θα ήθελαν αναζητώντας χρήματα.
Μια επιπλέον πρόκληση στον τομέα μου, αν και σε καμία περίπτωση δεν περιορίζεται στην πλανητική επιστήμη, είναι να διασφαλίσω ότι δίνονται στις φοιτήτριες, στις μεταδιδακτορικές ερευνήτριες και στους επαγγελματίες επιστήμονες τις ίδιες ευκαιρίες να συμμετέχουν, να αναπτυχθούν και να λάμψουν με τους άντρες ομολόγους τους. Ιστορικά, το πεδίο της πλανητικής επιστήμης κυριαρχείται από ηλικιωμένους, άνδρες, λευκούς επιστήμονες, με ελάχιστη έμφυλη ή εθνοτική ποικιλομορφία, για παράδειγμα. Η κατάσταση βελτιώνεται, αλλά μόνο αργά, καθώς πολύ λιγότερο από το 50% του γηπέδου είναι αυτή τη στιγμή γυναίκες. Παίρνω πολύ σοβαρά το καθήκον μου να καθοδηγώ μαθητές και νεότερους συναδέλφους και των δύο φύλων και κάνω ό,τι καλύτερο μπορώ για να υποστηρίξω τη διαφορετικότητα, τις ίσες ευκαιρίες και την υποστήριξη για επιστήμονες από υποεκπροσωπούμενες ομάδες.
Τι συμβουλή έχετε σε όσους ακολουθούν καριέρα στον τομέα σας;
Πρώτα και κύρια, συμβουλεύω οποιονδήποτε υποψήφιο επιστήμονα να επιλέξει ένα θέμα που σας ενδιαφέρει πραγματικά—που θα σας παρακινήσει ακόμη και όταν αντιμετωπίσετε μια οπισθοδρόμηση όπως ένα αποτυχημένο πείραμα ή μια απορριφθείσα πρόταση επιχορήγησης. Είναι λίγο συνηθισμένο να λες "κάνε αυτό που αγαπάς"—αυτό δεν είναι δυνατό για όλους—αλλά αν τουλάχιστον αρέσει αυτό που κάνετε, κάνει τις δύσκολες πτυχές αυτού του επαγγέλματος πολύ πιο υποφερτές.
Σε μια σχετική σημείωση, η επιμονή είναι κρίσιμη για κάθε επιστήμονα, είτε μελετά πλανήτες είτε οτιδήποτε άλλο. Τα περισσότερα έγγραφα απαιτούν σημαντική αναθεώρηση προτού γίνουν δεκτά για δημοσίευση. Οι περισσότερες προτάσεις επιχορήγησης απορρίπτονται με την πρώτη κίνηση. Οι περισσότερες αιτήσεις εργασίας για μεταπτυχιακά, μεταδιδακτορικά και σχολεία δεν πηγαίνουν πουθενά. Αλλά με συνεχή προσπάθεια, αυτό το χαρτί είναι δεκτός; αυτή η επιχορήγηση είναι χρηματοδοτείται και αυτή η δουλειά κάνει έλα στο δρόμο σου. Χρειάζεται χρόνος, υπομονή και εξάσκηση, αλλά αυτές είναι δεξιότητες που θα εξυπηρετήσουν καλά κάθε επιστήμονα, σε οποιονδήποτε τομέα.
Πιο συγκεκριμένα, εάν θέλετε να γίνετε πλανητολόγος, αναζητήστε ευκαιρίες για να ασχοληθείτε με την έρευνα με πλανητικό θέμα όσο πιο νωρίς μπορείτε στην εκπαίδευσή σας. Η NASA εκτελεί πολλά διαφορετικά προγράμματα πρακτικής άσκησης κάθε χρόνο, ιδιαίτερα το καλοκαίρι, όπως και πολλά άλλα πλανητικά ερευνητικά ιδρύματα. Όταν ένας πλανητολόγος επισκέπτεται το σχολείο, το πανεπιστήμιο ή τη γειτονιά σας, μιλήστε μαζί του για την ιδιαίτερη πορεία τους, τι σας προτείνουν να κάνετε και με ποιον θα μπορούσατε να απευθυνθείτε για ευκαιρίες εκπαίδευσης και έρευνας. Παρακολουθήστε όσο περισσότερα μαθήματα βασισμένα σε μαθηματικά και φυσικές επιστήμες στο σχολείο και στο πανεπιστήμιο μπορείτε, και μείνετε ενημερωμένοι με τις εξελίξεις και τα ευρήματα στα γενικά και συναρπαστικά θέματα που συνιστούν την επιστήμη των πλανητών. Μην φοβάστε να στείλετε email σε επιστήμονες σε ερευνητικά κέντρα και πανεπιστήμια σε όλη τη χώρα για να ζητήσετε τη συμβουλή τους και να τους ενημερώσετε για το ενδιαφέρον σας. μπορεί να μην μπορούν να σας κάνουν να συμμετέχετε στις τάξεις ή στα εργαστήριά τους, αλλά μπορεί να γνωρίζουν κάποιον που θα μπορούσε. Και πάνω από όλα, παραμείνετε αισιόδοξοι, θετικοί και παρακινημένοι ακόμα και όταν δεν κάνετε μεγάλη πρόοδο στα μαθήματα ή την έρευνα. Η επιτυχία σε οποιονδήποτε τομέα είναι σε μεγάλο βαθμό χαμηλά (σε συνδυασμό με λίγη τύχη) και αυτό ισχύει τόσο για την πλανητική επιστήμη όσο και για κάθε κλάδο — τυχαίνει αυτό που κάνουμε να είναι ένα από τα πιο ωραία πράγματα που πρέπει να κάνουμε υπάρχει και δημιουργεί υπέροχες γραμμές στα πάρτι!
Το έργο «My Science Life» αποτελεί βασικό μέρος της αποστολής του Science Trends να δώσει φωνή στους επιστήμονες και να τους επιτρέψει να συνδεθούν με δεκάδες χιλιάδες ανθρώπους. Είναι μια ευκαιρία για ανθρώπους, όπως εσείς, να μοιραστούν την «ιστορία» τους και με αυτόν τον τρόπο να κάνουν την επιστήμη πιο προσιτή και προσωπική.
Ενδιαφέρεστε να συμμετάσχετε στο έργο My Science Life; Μπορείτε να βρείτε τις λεπτομέρειες σχετικά με την υποβολή εδώ.
