Sarah Stewart, Planetenforscherin an der University of California in Davis, verwendet Instrumente, mit denen starke Stoßwellen erzeugt werden können, um die Entstehung von Planeten zu untersuchen.
(Bild: © Copyright John D. und Catherine T. MacArthur Foundation - Verwendung mit Genehmigung)
Es ist nicht jeder Tag, an dem Sie ein echtes Genie treffen - geschweige denn eines werden.
Aber genau das geschah mit Sarah Stewart, einer Planetenforscherin an der University of California in Davis, als sie 2018 eine der 25 Stipendiaten der MacArthur Foundation wurde und fünf Jahre lang insgesamt 625.000 US-Dollar erhielt, die sie nach Belieben verwenden konnte. Das Stipendium wurde notorisch als "Genie Grant" bezeichnet, obwohl die Stiftung selbst den Begriff nicht verwendet.
"Ich saß dort, wo ich jetzt an meinem Schreibtisch bin, und ich mache normalerweise die Anrufer-ID-Überprüfung, aber es war eine Chicago-Nummer und ich dachte: 'Oh, Chicago, das macht Spaß, also nehme ich den Hörer ab ", Sagte Stewart zu Space.com. [Wie der Mond entstand: 5 wilde Mondtheorien]
Nachdem sich das Trio am anderen Ende mit der MacArthur Foundation identifiziert hatte, "hörte ich einfach nichts, was als nächstes kam, weil ich vermutete, dass sie wegen dieser Sache anriefen, und es war eine völlige Überraschung für mich, also geriet ich in einen Schock ," Sie fuhr fort. (Sie sagten ihr, dass sie daran gewöhnt sind.)
Stewarts Auszeichnung würdigt ihre weitreichende Forschung als Planetenwissenschaftlerin, die sich durch das Lesen von Science-Fiction-Romanen und das Anschauen von "Star Trek" mit ihrem Vater inspirieren ließ. Im College studierte sie Astrophysik und beschloss, sich auf die Planetenbildung zu konzentrieren.
Aber anstatt ein bestimmtes Problem zu lösen, fiel sie auf eine Technik herein - Schockkompressionsexperimente, bei denen eine große Luftkanone verwendet wird, um die Bedingungen bei riesigen Kollisionen im Weltraum nachzuahmen. "Ich bin einer dieser Wissenschaftler, die durch das Sonnensystem wandern", sagte Stewart. "Niemand wächst mit dem Gedanken auf, dass er seinen Lebensunterhalt mit Kanonen verdienen wird, also ist das ein Zufall, oder?"
Stewart hat Zugang zu zwei Kanonen mit einer Größe von 40 mm und 25 mm in ihrer eigenen Einrichtung. Sie hat Möglichkeiten erarbeitet, um auf noch leistungsstärkere Einrichtungen in den Lawrence Livermore und Sandia National Laboratories zuzugreifen (beide Einrichtungen werden vom US-Energieministerium betrieben .) Diese Maschinen sind leistungsstark genug, um Mineralproben unglaublich heftigen Drücken auszusetzen - Bedingungen, die so extrem sind wie die im Herzen des Jupiter -, lange genug, damit Wissenschaftler messen können, was im Inneren passiert.
Schockkompressionsexperimente fungieren als eine Art Zeitmaschine, die Stewart und ihre Kollegen zurückbringt, um diese frühen Ereignisse des Sonnensystems bequem vom Labor aus zu verfolgen. Ihre bekannteste Forschung konzentriert sich auf das, was während der Entstehung unseres Mondes passiert ist.
Die Experimente sind nur wenig weniger stressig als die anfängliche Auswirkung gewesen sein könnte, sagte sie. "Das Abfeuern der Waffe ist ein großes Drama", sagte Stewart. "Es ist viel Planung und Vorbereitung für einen Anflug von Terror." Aber wenn dieses Blinken reibungslos verläuft, können die Experimente einige zutiefst faszinierende Daten liefern - wie die Ergebnisse, die Stewart und ihre Kollegen dazu veranlassten, die führende Idee der Wissenschaftler über die Entstehung des Mondes zu überarbeiten.
Der derzeit führende Anwärter auf die Erklärung des Mondes schlägt vor, dass er abgebrochen ist, als ein marsgroßer Körper mit der frühen Erde kollidierte. Aber diese Erklärung hat ein ernstes Loch: Erde und Mond sind chemisch nahezu identisch, was durch den Aufprall nur erklärt werden kann, wenn zwei zufällig ähnliche Körper kollidieren. [Der Mond: 10 überraschende Mondfakten]
"Alles, was jeder in dieser Phase annimmt, ist falsch", sagte Stewart, als sie und ihr damaliger Doktorand Simon Lock realisierten, als sie sich diese ersten Versuchsergebnisse anschauten.
Stewarts Kollisionsergebnisse deuten auf eine Erklärung hin, die dieses Problem sauber vermeidet: Der riesige Aufprall ließ den Mond nicht abbrechen. Stattdessen verdampften beide Objekte und wirbelten zu einem flüchtigen, aber riesigen Phänomen in Form eines Donuts, das das Team als Synestie bezeichnete. Erde und Mond siedelten sich jeweils aus diesem theoretisierten, aber nie gesehenen Körper an, wobei identische Kompositionen intakt waren.
"Wir haben festgestellt, dass die Erde nicht mehr wirklich wie ein Planet aussieht", sagte Stewart. "Als wir das zum ersten Mal sahen und feststellten, dass es die Form des Mondes veränderte, nannten wir es die Scheibe, die nicht herunterfallen würde."
Es dauerte vier Jahre, bis das Forschungsteam die Ergebnisse zu einem Papier verarbeitet hatte, das sie gerne veröffentlichen würden. Wissenschaftler haben immer noch das Spiel für Spiel herausgearbeitet, das mit Erde und Mond endete, und Stewart beabsichtigt nicht, dieses Gespräch trotz ihres jüngsten Glücks aufzugeben.
"Ich liebe meinen Tagesjob, ich werde meinen Tagesjob nicht kündigen", sagte Stewart. Sie lüftet nicht nur die Geheimnisse des Mondes, sondern hat auch andere Fragen, die sie angehen möchte, wie das Studium von Teilen des Erdmantels, die möglicherweise vor dem riesigen Aufprall unverändert geblieben sind. Sie verglich den Prozess mit der Herstellung eines Marmorkuchens und ließ Wirbel des Originalrezepts zurück, die noch studiert werden können.
Sie sagte jedoch, dass der Stipendienpreis ihr mehr Flexibilität geben werde, um innerhalb ihrer Forschung und darüber hinaus kreativ zu sein. "Das Versprechen ist nur, es neu und aufregend zu machen, und das war's", sagte Stewart. "Das ist die einzige Saite, die ich drauf lege."
