Sarah Stewart, en planetforsker ved University of California, Davis, bruker instrumenter som kan skape kraftige sjokkbølger for å studere hvordan planeter dannes.
(Bilde: © Copyright John D. og Catherine T. MacArthur Foundation - brukt med tillatelse)
Det er ikke hver dag du møter et bona fide geni - mye mindre blir det.
Men det var akkurat det som skjedde med Sarah Stewart, en planetforsker ved University of California, Davis, da hun ble en av MacArthur-stiftelsens 25 stipendiater for 2018, og vant fem års finansiering på til sammen 625 000 dollar som skal brukes uansett hvordan hun velger. Stipendiatet er notorisk blitt kalt "genistilskuddet", selv om stiftelsen i seg selv ikke bruker begrepet.
"Jeg satt der jeg er nå ved skrivebordet mitt, og pleier å gjøre en ringer-ID-screening-ting, men det var et Chicago-nummer og jeg tenkte: 'Åh, Chicago, det er gøy, så jeg tar opp telefonen , "Sa Stewart til Space.com. [Hvordan månen ble dannet: 5 ville månen teorier]
Etter at trioen i den andre enden identifiserte seg med MacArthur Foundation, "Jeg hørte bare ikke noe som kom videre, fordi jeg gjettet at de ropte om denne tingen, og det var en komplett overraskelse for meg, så jeg gikk i sjokk , fortsatte hun. (De fortalte henne at de er vant til det.)
Stewarts pris gjenkjenner hennes omfattende forskning som planetforsker, som hun sa var inspirert av å lese science fiction-romaner og se "Star Trek" sammen med faren. På college tok hun hovedfag i astrofysikk og bestemte seg for å fokusere på planetdannelse.
Men heller enn å velge et spesielt problem å takle, endte hun opp med å falle for en teknikk - sjokkkompresjonseksperimenter, som bruker en stor luftkanon for å etterligne forhold under gigantiske kollisjoner i verdensrommet. "Jeg er en av disse forskerne som vandrer rundt i solsystemet," sa Stewart. "Ingen vokser opp med å tro at de kommer til å drive med kanoner for å leve, så dette er litt av det, ikke sant?"
Stewart har tilgang til to kanoner, som måler 40 mm og 25 mm, ved sin egen institusjon, og hun har utarbeidet måter for å få tilgang til enda høyere drevne anlegg ved Lawrence Livermore og Sandia National Laboratories (Begge anleggene drives av det amerikanske energidepartementet .) Disse maskinene er kraftige nok til å utsette mineralprøver for utrolig voldsomme trykk - forhold så ekstreme som de som ligger i hjertet av Jupiter - lenge nok til at forskere kan måle hva som skjer inne.
Støtskomprimeringseksperimenter fungerer som en slags tidsmaskin og fører Stewart og hennes kolleger tilbake for å se på disse tidlige solsystemanleggene rett fra laboratoriets komfort. Hennes mest kjente forskning fokuserer på hva som skjedde under dannelsen av månen vår.
Eksperimentene er bare litt mindre belastende enn den innledende virkningen kan ha vært, sa hun. "Skyting av pistolen er høyt drama," sa Stewart. "Det er mye planlegging og forberedelse for et blunk av terror." Men når den blinken går greit, kan eksperimentene produsere noen dypt spennende data - som resultatene som førte Stewart og hennes kolleger til å gjennomgå forskernes ledende ide om hvordan månen dannet seg.
Den nåværende ledende utfordreren for å forklare månen antyder at den brøt ut da en kropp i Mars-størrelse kolliderte med den tidlige jorden. Men den forklaringen har et alvorlig hull i seg: Jorden og månen er kjemisk nesten identiske, noe som ikke kan redegjøres for påvirkningen med mindre to tilfeldig lignende kropper kolliderer. [Månen: 10 overraskende månefakta]
"Alt som alle antar om dette stadiet er galt," sa Stewart at hun og hennes daværende studenter Simon Lock skjønte da de så på de første eksperimentresultatene.
Stewarts kollisjonsresultater peker på en forklaring som pent unngår det problemet: den gigantiske påvirkningen fikk ikke månen til å bryte av. I stedet fikk det begge gjenstandene til å fordampe og virvle inn i et flyktig, men gigantisk smultringformet fenomen som teamet kalte et synestia. Jorden og månen slo seg hver ut av dette teoretiserte, men aldri sett kroppen, identiske komposisjoner intakt.
"Det vi innså var at jorden egentlig ikke så ut som en planet lenger," sa Stewart. "Da vi først så dette og innså at det endret hvordan månen ville danne seg, kalte vi det disken som ikke ville falle ned."
Det tok fire år for forskerteamet å lage funnene til en artikkel de følte seg komfortable med å publisere. Forskere hashing fortsatt ut play-by-playet som endte opp med Jorden og månen, og Stewart har ikke tenkt å forlate den samtalen til tross for hennes nylige fall.
"Jeg elsker dagjobben min, jeg kommer ikke til å slutte i dagjobben," sa Stewart. I tillegg til å knekke månens hemmeligheter, har hun også andre spørsmål hun ønsker å takle, som å studere deler av jordens mantel som kan være uendret fra før den gigantiske påvirkningen. Hun sammenlignet prosessen med å lage en marmorkake, og etterlot virvler av den opprinnelige oppskriften som fortsatt kan studeres.
Men hun sa at stipendprisen vil gi henne mer fleksibilitet til å være kreativ, innen sin forskning og utover. "Løftet er bare å gjøre det nytt og spennende, og det er det," sa Stewart. "Det er den strengen jeg legger på den."
