A Universe Today teve discussões fantásticas com pesquisadores sobre a importância de estudar crateras de impacto, superfícies planetárias, exoplanetas, astrobiologia, física solar, cometas, atmosferas planetárias e geofísica planetária, e como esses diversos campos científicos podem ajudar os pesquisadores e o público a entender melhor. a busca por vida além da Terra.



Aqui, investigaremos o campo único da cosmoquímica e como ela fornece aos pesquisadores o conhecimento relativo ao nosso sistema solar e além, incluindo os benefícios e desafios, a descoberta de vida além da Terra e caminhos sugestivos para os futuros alunos que desejam continuar estudando cosmoquímica. . Mas o que é cosmoquímica e por que é tão importante estudá-la?

“Cosmoquímica é o estudo das coisas espaciais, os materiais reais que constituem planetas, estrelas, satélites, cometas e asteróides”, disse o Dr. Ryan Ogliore, professor associado de física na Universidade de Washington em St. . “Esse material pode assumir todas as formas de matéria:sólido, líquido, gasoso e plasma.

A cosmoquímica é diferente da astronomia, que se preocupa principalmente com o estudo da luz que interage com essas coisas. Existem dois benefícios principais no estudo dos astromateriais reais:1) os materiais registam as condições no momento e local onde se formaram, permitindo-nos olhar para o passado profundo; e 2) as medições laboratoriais de materiais são extraordinariamente precisas e sensíveis, e continuam a melhorar à medida que a tecnologia melhora."

Em poucas palavras, o campo da cosmoquímica, também conhecido como cosmologia química, resume perfeitamente a famosa citação de Carl Sagan:"O cosmos está dentro de nós. Somos feitos de matéria estelar. Somos uma forma de o cosmos se conhecer." Compreender a cosmoquímica é compreender como a Terra chegou aqui, como chegamos aqui e, possivelmente, como a vida chegou onde quer que (espero) iremos encontrá-la, algum dia.

Como todos os campos científicos, a cosmoquímica incorpora uma infinidade de métodos e estratégias com o objetivo de responder a algumas das questões mais difíceis do universo, especificamente relacionadas com a forma como surgiram os incontáveis ​​​​objetos estelares e planetários em todo o universo. Esses métodos e estratégias incluem principalmente análises laboratoriais de meteoritos e outras amostras físicas trazidas do espaço, inclusive da Lua, asteróides e cometas. Mas quais são alguns dos benefícios e desafios do estudo da cosmoquímica?

“Um dos principais benefícios da cosmoquímica é a capacidade de reproduzir medições”, disse o Dr. Ogliore ao Universe Today. "Posso medir algo em meu laboratório, e outra pessoa pode medir o mesmo objeto, ou um objeto muito semelhante, em outro laboratório para confirmar minhas medições. Somente após medições repetidas, por laboratórios e técnicas diferentes, uma determinada afirmação será universalmente aceito pela comunidade. Isso é difícil de fazer em astronomia, e também difícil usando medições de sensoriamento remoto em espaçonaves que estudam outros corpos no sistema solar."

Além das missões Apollo tripuladas à Lua, todas as outras amostras do espaço foram devolvidas através de naves espaciais robóticas. Embora isto possa parecer um processo fácil de uma perspectiva externa, coletar amostras do espaço e devolvê-las à Terra é uma série muito assustadora e demorada de incontáveis ​​testes, procedimentos, cálculos precisos e centenas a milhares de cientistas e engenheiros garantindo cada poucos detalhes são abordados para garantir o sucesso completo da missão, muitas vezes para coletar apenas alguns gramas de material.

Este enorme esforço tem a tarefa não apenas de garantir uma coleta de amostras bem-sucedida, mas também de garantir o armazenamento bem-sucedido das amostras para evitar a contaminação durante a viagem de volta para casa e, em seguida, recuperar as amostras assim que pousarem em uma cápsula de volta à Terra, onde serão devidamente desembaladas. catalogados e armazenados para análise laboratorial.

Para demonstrar a dificuldade em conduzir uma missão de retorno de amostras, apenas quatro nações utilizaram com sucesso exploradores robóticos para recolher amostras de outro corpo planetário e devolvê-las à Terra:a antiga União Soviética, os Estados Unidos, o Japão e a China. A antiga União Soviética devolveu com sucesso amostras lunares à Terra durante a década de 1970; os Estados Unidos devolveram amostras de um cometa, de um asteróide e até de partículas solares; O Japão devolveu com sucesso amostras de dois asteróides; e, mais recentemente, a China conseguiu devolver 61,1 onças da Lua, o que é o recorde atual para missões robóticas de recolha de amostras. Mas mesmo com a dificuldade de conduzir uma missão de retorno de amostras bem-sucedida, o que a cosmoquímica pode nos ensinar sobre como encontrar vida fora da Terra?

“A cosmoquímica pode nos dizer sobre a entrega dos ingredientes necessários para a vida em planetas ou luas através de asteróides ou cometas”, disse o Dr. Ogliore ao Universe Today. "Como temos material de asteróides e cometas no laboratório, podemos dizer se compostos orgânicos pré-bióticos primitivos podem ter sido entregues por estes corpos. Claro, isso não significa que a vida na Terra (ou em outro lugar) começou desta forma, apenas que é um caminho. A detecção de vida em outro mundo seria uma das maiores descobertas na história da ciência. Então, é claro que gostaríamos de ter certeza absoluta. Isso requer medições repetidas por diferentes laboratórios, usando diferentes técnicas. requer uma amostra na Terra, acho que a única maneira de sabermos com certeza se existe vida em Europa, Encélado ou Marte é trazermos uma amostra desses lugares para a Terra."

Acontece que a NASA está trabalhando ativamente na missão Mars Sample Return (MSR), para a qual o Dr. Ogliore é membro da Equipe de Definição de Medição MSR. O objetivo do MSR será viajar ao Planeta Vermelho para coletar e devolver amostras de regolito marciano à Terra pela primeira vez na história. O primeiro passo desta missão está sendo realizado atualmente pelo rover Perseverance da NASA na cratera de Jezero, enquanto coleta lentamente amostras e as lança em tubos através da superfície marciana para recuperação futura pela MSR.

Para Europa, embora tenha havido várias discussões sobre uma missão de retorno de amostras, incluindo um estudo de 2002 que discute uma missão de retorno de amostras do oceano de Europa e um estudo de 2015 que discute uma potencial missão de retorno de amostras de plumas, nenhuma missão definitiva de retorno de amostras de Europa está atualmente em preparação. obras, possivelmente devido à enorme distância. Apesar disso, e embora não seja uma missão de busca de vida, o Dr. Ogliore foi encarregado de liderar uma missão robótica à lua vulcânica de Júpiter, Io, para explorar sua infinidade de vulcões. Para Encélado, a missão Life Investigation for Enceladus (LIFE) recebeu uma série de propostas de missão para devolver amostras das plumas de Encélado, embora ainda não tenham sido aceites. Mas qual é o aspecto mais interessante da cosmoquímica que o Dr. Ogliore estudou durante sua carreira?

“Na minha opinião, a medição mais importante na história da cosmoquímica foram as medições da composição isotópica do oxigênio do Sol”, disse o Dr. Ogliore ao Universe Today. "Para fazer isso, precisávamos devolver amostras do vento solar à Terra, o que fizemos com a missão Genesis da NASA. No entanto, a cápsula de retorno de amostras caiu na Terra. Mas isso impediu os cosmoquímicos?! Claro que não! Kevin McKeegan e colegas da UCLA construiu um instrumento especializado, enorme e complicado para estudar essas amostras. Apesar da queda, McKeegan e colegas analisaram o oxigênio no vento solar e descobriram que ele era 6% mais leve que o oxigênio encontrado na Terra e correspondia à composição do vento solar. objetos mais antigos conhecidos no sistema solar:inclusões de cálcio-alumínio (CAIs) de tamanho milimétrico encontradas em meteoritos."

Ogliore continua contando à Universe Today sobre como esse resultado foi previsto por Bob Clayton, da Universidade de Chicago, além de creditar seu próprio pós-doutorado, Lionel Vacher, por conduzir um projeto de pesquisa que se baseou nos resultados do Gênesis, observando:"Isso foi um projeto muito divertido porque era tecnicamente muito desafiador e os resultados colocaram o sistema solar em seu contexto astrofísico."

Tal como a miríade de disciplinas científicas que a Universe Today examinou durante esta série, a cosmoquímica é bem-sucedida devido à sua natureza multidisciplinar que contribui para o objetivo de responder a algumas das questões mais difíceis do universo. Dr. Ogliore enfatiza que a análise de amostras de laboratório envolve uma infinidade de conhecimentos científicos para entender o que os pesquisadores estão observando dentro de cada amostra e os processos responsáveis ​​por criá-las. Além disso, isso também inclui as missões de retorno de amostras mencionadas acima e centenas a milhares de cientistas e engenheiros que participam de cada missão. Portanto, que conselho o Dr. Ogliore pode oferecer aos futuros estudantes que desejam seguir a cosmoquímica?

"Biologia, química, geologia, física, matemática, eletrônica - você precisa de tudo!" Ogliore disse ao Universe Today. "Se você gosta de aprender coisas novas constantemente, então a ciência planetária é para você. É bom obter uma educação muito ampla. Isso será útil para você em várias carreiras, mas é especialmente verdadeiro para a ciência planetária e a cosmoquímica. Eu entendo trabalhar com pessoas que estudam vulcões e matemáticos que trabalham com movimentos caóticos. Quão legal é isso?!"

Considerando tudo isso, a cosmoquímica é um campo de estudo extremamente desafiador e gratificante para tentar responder algumas das questões mais difíceis e antigas sobre os processos responsáveis ​​pela existência de corpos celestes no sistema solar e além, incluindo estrelas, planetas, luas. , meteoritos e cometas, além de como a vida surgiu em nosso pequeno mundo azul. Como observado, a cosmoquímica resume perfeitamente a famosa citação de Carl Sagan:"O cosmos está dentro de nós. Somos feitos de matéria estelar. Somos uma forma de o cosmos se conhecer." É através da cosmoquímica e da análise de meteoritos e outras amostras devolvidas que permite aos investigadores avançar lentamente para responder o que constitui a vida e onde a podemos encontrar.

“Os meteoritos são o registro mais espetacular da natureza conhecido pela humanidade”, disse o Dr. Ogliore ao Universe Today. "Temos rochas de Marte, da Lua, de mundos vulcânicos, do asteróide Vesta e de dezenas de outros mundos. Meteoritos de ferro são os núcleos de planetas desmembrados. Essas rochas registram processos que ocorreram há quatro bilhões e meio de anos e caíram na Terra em uma bola de fogo em chamas viajando a quilômetros por segundo. Você pode seguir vários blogs que rastreiam bolas de fogo e até mesmo calcular áreas onde meteoritos podem ter caído. Se você tiver a oportunidade, tente encontrar um desses meteoritos recém-caídos. , mas vale a pena tentar. Ainda não encontrei um meteorito, mas é um objetivo de vida meu."

Fornecido por Universe Today