Universe Today a eu des discussions fantastiques avec des chercheurs sur l'importance d'étudier les cratères d'impact, les surfaces planétaires, les exoplanètes, l'astrobiologie, la physique solaire, les comètes, les atmosphères planétaires et la géophysique planétaire, et sur la manière dont ces divers domaines scientifiques peuvent aider les chercheurs et le public à mieux comprendre. la recherche de la vie au-delà de la Terre.
Ici, nous étudierons le domaine unique de la cosmochimie et comment il fournit aux chercheurs des connaissances relatives à la fois à notre système solaire et au-delà, y compris les avantages et les défis, la découverte de la vie au-delà de la Terre et des pistes suggestives pour les futurs étudiants qui souhaitent poursuivre leurs études en cosmochimie. . Mais qu'est-ce que la cosmochimie et pourquoi est-il si important de l'étudier ?
"La cosmochimie est l'étude des éléments spatiaux, des matériaux qui composent les planètes, les étoiles, les satellites, les comètes et les astéroïdes", a déclaré le Dr Ryan Ogliore, professeur agrégé de physique à l'Université de Washington à St. Louis, à Universe Today. . "Cet élément peut prendre toutes les formes de matière :solide, liquide, gazeux et plasma.
La cosmochimie est différente de l'astronomie qui s'intéresse principalement à l'étude de la lumière qui interagit avec ces éléments. L’étude des astromatériaux réels présente deux avantages principaux :1) les matériaux enregistrent les conditions à l’époque et au lieu où ils se sont formés, nous permettant ainsi d’examiner un passé profond ; et 2) les mesures en laboratoire des matériaux sont extraordinairement précises et sensibles, et continuent de s'améliorer à mesure que la technologie s'améliore."
En un mot, le domaine de la cosmochimie, également connu sous le nom de cosmologie chimique, résume parfaitement la célèbre citation de Carl Sagan :« Le cosmos est en nous. Nous sommes faits d'étoiles. Nous sommes un moyen pour le cosmos de se connaître. » Comprendre la cosmochimie, c'est comprendre comment la Terre est arrivée ici, comment nous sommes arrivés ici, et peut-être comment la vie est arrivée là où nous allons (espérons-le) la trouver, un jour.
Comme tous les domaines scientifiques, la cosmochimie intègre une myriade de méthodes et de stratégies dans le but de répondre à certaines des questions les plus difficiles de l'univers, en particulier concernant la façon dont les innombrables objets stellaires et planétaires de l'univers sont apparus. Ces méthodes et stratégies comprennent principalement des analyses en laboratoire de météorites et d’autres échantillons physiques ramenés de l’espace, notamment de la Lune, des astéroïdes et des comètes. Mais quels sont les avantages et les défis de l’étude de la cosmochimie ?
"L'un des principaux avantages de la cosmochimie est la capacité de reproduire des mesures", explique le Dr Ogliore à Universe Today. "Je peux mesurer quelque chose dans mon laboratoire, et quelqu'un d'autre peut mesurer soit le même objet, soit un objet très similaire, dans un autre laboratoire pour confirmer mes mesures. Ce n'est qu'après des mesures répétées, par différents laboratoires et différentes techniques, qu'une affirmation donnée sera prise en compte. universellement accepté par la communauté. C'est difficile à faire en astronomie, et également difficile en utilisant des mesures de télédétection sur des vaisseaux spatiaux étudiant d'autres corps du système solaire. "
Hormis les missions Apollo avec équipage sur la Lune, tous les autres échantillons provenant de l'espace ont été renvoyés via un vaisseau spatial robotisé. Bien que cela puisse sembler un processus facile d'un point de vue extérieur, collecter des échantillons depuis l'espace et les renvoyer sur Terre est une série très intimidante et longue d'innombrables tests, procédures, calculs précis et des centaines, voire des milliers de scientifiques et d'ingénieurs garantissant chaque peu de détails sont couverts pour garantir le succès complet de la mission, souvent pour collecter seulement quelques onces de matériel.
Cet effort massif vise non seulement à garantir le succès de la collecte des échantillons, mais également à assurer un stockage réussi des échantillons pour éviter toute contamination pendant leur voyage de retour, puis à récupérer les échantillons une fois qu'ils atterrissent dans une capsule sur Terre, où ils sont correctement déballés. catalogué et stocké pour analyse en laboratoire.
Pour démontrer la difficulté de mener une mission de retour d’échantillons, seuls quatre pays ont utilisé avec succès des explorateurs robotiques pour collecter des échantillons d’un autre corps planétaire et les renvoyer sur Terre :l’ex-Union soviétique, les États-Unis, le Japon et la Chine. L’ex-Union soviétique a réussi à renvoyer des échantillons lunaires sur Terre tout au long des années 1970; les États-Unis ont renvoyé des échantillons d’une comète, d’un astéroïde et même de particules solaires; Le Japon a restitué avec succès des échantillons de deux astéroïdes ; et plus récemment, la Chine a réussi à restituer 61,1 onces de la Lune, ce qui constitue le record actuel pour les missions robotisées de retour d'échantillons. Mais même avec la difficulté de mener à bien une mission de retour d'échantillons, que peut nous apprendre la cosmochimie sur la recherche de la vie au-delà de la Terre ?
"La cosmochimie peut nous renseigner sur la livraison des ingrédients nécessaires à la vie sur les planètes ou les lunes via des astéroïdes ou des comètes", explique le Dr Ogliore à Universe Today. "Comme nous avons à la fois du matériel d'astéroïdes et de comètes en laboratoire, nous pouvons dire si des composés organiques prébiotiques primitifs ont pu être livrés par ces corps. Bien sûr, cela ne signifie pas que la vie sur Terre (ou ailleurs) a commencé de cette façon, seulement qu'il s'agit d'une voie. La détection de la vie sur un autre monde serait l'une des plus grandes découvertes de l'histoire de la science. Nous voudrions donc bien sûr en être absolument sûrs, ce qui nécessite des mesures répétées par différents laboratoires utilisant différentes techniques ! nécessite un échantillon sur Terre. Je pense que la seule façon de savoir avec certitude s'il y a de la vie sur Europe, Encelade ou Mars est de rapporter un échantillon sur Terre depuis ces endroits. "
Il s’avère que la NASA travaille activement sur la mission Mars Sample Return (MSR), pour laquelle le Dr Ogliore est membre de l’équipe de définition des mesures MSR. L'objectif de MSR sera de se rendre sur la planète rouge pour collecter et rapporter des échantillons de régolithe martien sur Terre pour la première fois de l'histoire. La première étape de cette mission est actuellement accomplie par le rover Perseverance de la NASA dans le cratère Jezero, car il collecte lentement des échantillons et les dépose dans des tubes sur la surface martienne pour une récupération future par MSR.
Pour Europa, bien qu'il y ait eu plusieurs discussions concernant une mission de retour d'échantillons, y compris une étude de 2002 discutant d'une mission de retour d'échantillons de l'océan d'Europe et une étude de 2015 discutant d'une mission potentielle de retour d'échantillons de panache, aucune mission définitive de retour d'échantillons d'Europe n'est actuellement en cours. fonctionne, peut-être en raison de la distance énorme. Malgré cela, et bien qu'il ne s'agisse pas d'une mission de recherche de vie, le Dr Ogliore a été chargé de diriger une mission robotique sur la lune volcanique de Jupiter, Io, pour explorer sa pléthore de volcans. Pour Encelade, la mission Life Investigation for Encelade (LIFE) a reçu un certain nombre de propositions de mission visant à restituer des échantillons des panaches d'Encelade, bien qu'elles n'aient pas encore été acceptées. Mais quel est l'aspect le plus passionnant de la cosmochimie que le Dr Ogliore a étudié au cours de sa carrière ?
"À mon avis, la mesure la plus importante de l'histoire de la cosmochimie a été la mesure de la composition isotopique de l'oxygène du Soleil", explique le Dr Ogliore à Universe Today. "Pour ce faire, nous devions renvoyer des échantillons du vent solaire sur Terre, ce que nous avons fait avec la mission Genesis de la NASA. Cependant, la capsule de retour d'échantillons s'est écrasée sur Terre. Mais cela a-t-il arrêté les cosmochimistes ?! Bon sang non ! Kevin McKeegan et ses collègues à l'UCLA avait construit un instrument spécialisé, énorme et compliqué pour étudier ces échantillons. Malgré l'accident, McKeegan et ses collègues ont analysé l'oxygène dans le vent solaire et ont découvert qu'il était 6 % plus léger que l'oxygène trouvé sur Terre et qu'il correspondait à la composition du vent solaire. Les plus anciens objets connus du système solaire :des inclusions de calcium et d'aluminium (CAI) de taille millimétrique trouvées dans les météorites."
Le Dr Ogliore continue en expliquant à Universe Today comment ce résultat a été prédit par Bob Clayton de l'Université de Chicago, tout en créditant son propre postdoctorant, Lionel Vacher, pour avoir mené un projet de recherche basé sur les résultats de Genesis, notant :"C'était un projet vraiment amusant car il était techniquement très exigeant et les résultats placent le système solaire dans son contexte astrophysique."
À l'instar de la myriade de disciplines scientifiques examinées par Universe Today au cours de cette série, la cosmochimie connaît un succès en raison de sa nature multidisciplinaire qui contribue à l'objectif de répondre à certaines des questions les plus difficiles de l'univers. Le Dr Ogliore souligne que l'analyse d'échantillons de laboratoire implique une multitude de connaissances scientifiques pour comprendre ce que les chercheurs observent dans chaque échantillon et les processus responsables de leur création. De plus, cela inclut également les missions de retour d’échantillons susmentionnées et des centaines, voire des milliers de scientifiques et d’ingénieurs qui participent à chaque mission. Par conséquent, quels conseils le Dr Ogliore peut-il offrir aux futurs étudiants qui souhaitent poursuivre des études en cosmochimie ?
« Biologie, chimie, géologie, physique, mathématiques, électronique :vous avez besoin de tout ! » Le Dr Ogliore raconte à Universe Today. "Si vous aimez apprendre constamment de nouvelles choses, alors les sciences planétaires sont faites pour vous. Il est bon d'avoir une formation très large. Cela vous sera très utile dans un certain nombre de carrières, mais c'est particulièrement vrai pour les sciences planétaires et la cosmochimie. Je comprends travailler avec des gens qui étudient les volcans et des mathématiciens travaillant sur le mouvement chaotique ?!"
Tout bien considéré, la cosmochimie est à la fois un domaine d'étude extrêmement stimulant et enrichissant pour tenter de répondre à certaines des questions les plus difficiles et les plus anciennes concernant les processus responsables de l'existence des corps célestes dans le système solaire et au-delà, y compris les étoiles, les planètes et les lunes. , météorites et comètes, ainsi que la façon dont la vie a émergé sur notre petit monde bleu. Comme indiqué, la cosmochimie résume parfaitement la célèbre citation de Carl Sagan :« Le cosmos est en nous. Nous sommes constitués d'étoiles. Nous sommes un moyen pour le cosmos de se connaître. » C'est grâce à la cosmochimie et à l'analyse des météorites et autres échantillons renvoyés que les chercheurs peuvent lentement progresser vers la réponse à ce qui fait la vie et où nous pouvons la trouver.
"Les météorites constituent l'enregistrement naturel le plus spectaculaire connu de l'humanité", explique le Dr Ogliore à Universe Today. "Nous avons des roches provenant de Mars, de la Lune, des mondes volcaniques, de l'astéroïde Vesta et de dizaines d'autres mondes. Les météorites de fer sont le noyau de planètes brisées. Ces roches enregistrent des processus qui se sont produits il y a quatre milliards et demi d'années et tombent sur Terre en une boule de feu flamboyante se déplaçant à des kilomètres par seconde. Vous pouvez suivre divers blogs qui suivent les boules de feu et même calculer les zones où des météorites auraient pu tomber. Si jamais vous en avez l'occasion, allez essayer de trouver une de ces météorites fraîchement tombées. , mais cela vaut la peine d'essayer. Je n'ai pas encore trouvé de météorite moi-même, mais c'est un de mes objectifs dans la vie."
Fourni par Universe Today
