تستخدم سارة ستيوارت ، عالمة الكواكب في جامعة كاليفورنيا ، ديفيس ، الأدوات التي يمكن أن تخلق موجات صدمة قوية لدراسة كيفية تشكل الكواكب.
(الصورة: © حقوق النشر John D. and Catherine T. MacArthur Foundation- تُستخدم بإذن)
ليس كل يوم تقابل عبقريًا حقيقيًا - ناهيك عن أن تصبح واحدًا.
لكن هذا بالضبط ما حدث لسارة ستيوارت ، عالمة الكواكب في جامعة كاليفورنيا ، ديفيس ، عندما أصبحت واحدة من 25 زميلًا في مؤسسة ماك آرثر لعام 2018 ، وفازت بخمس سنوات من التمويل بقيمة إجمالية تبلغ 625000 دولار لاستخدامها مهما اختارت. اشتهرت الشركة بأنها "منحة عبقرية" ، على الرغم من أن المؤسسة نفسها لا تستخدم هذا المصطلح.
"كنت جالسًا حيث أكون الآن على مكتبي ، وعادة ما أقوم بفحص هوية المتصل ، ولكن كان رقمًا في شيكاغو وفكرت ،" أوه ، شيكاغو ، هذا ممتع ، لذلك سألتقط الهاتف "، قال ستيوارت لموقع Space.com. [كيف تشكل القمر: 5 نظريات قمرية برية]
بعد أن تعرف الثلاثي من جهة أخرى على مؤسسة ماك آرثر ، "لم أسمع شيئًا تاليًا بعد ذلك ، لأنني اعتقدت أنهم كانوا يتصلون بهذا الأمر وكانت مفاجأة كاملة بالنسبة لي ، لذلك صدمت ،" واصلت. (قالوا لها إنهم معتادون على ذلك).
تعترف جائزة ستيوارت بأبحاثها الواسعة النطاق كعالمة كوكبية ، والتي قالت إنها مستوحاة من قراءة روايات الخيال العلمي ومشاهدة "ستار تريك" مع والدها. في الكلية ، تخصصت في الفيزياء الفلكية وقررت التركيز على تكوين الكوكب.
ولكن بدلاً من اختيار مشكلة معينة لمعالجتها ، انتهى بها الأمر إلى الوقوع في تقنية - تجارب ضغط الصدمة ، التي تستخدم مدفع هواء كبير لمحاكاة الظروف أثناء التصادمات العملاقة في الفضاء. قال ستيوارت "أنا أحد هؤلاء العلماء الذين يتجولون حول النظام الشمسي". "لا أحد يكبر يفكر في أنهم سيديرون المدافع من أجل لقمة العيش ، لذلك هذا مجرد صدفة ، أليس كذلك؟"
لدى ستيوارت إمكانية الوصول إلى مسدسين ، يبلغ قياسهما 40 مم و 25 مم ، في مؤسستها الخاصة ، وقد عملت على إيجاد طرق للوصول إلى مرافق أكثر قوة في مختبرات لورانس ليفرمور وسانديا الوطنية (يتم تشغيل كلا المرفقين من قبل وزارة الطاقة الأمريكية .) هذه الآلات قوية بما يكفي لتعريض العينات المعدنية لضغوط عنيفة بشكل لا يصدق - ظروف شديدة مثل تلك الموجودة في قلب المشتري - طويلة بما يكفي للعلماء لقياس ما يحدث في الداخل.
تعمل تجارب ضغط الصدمات بمثابة آلة زمنية ، تحمل ستيوارت وزملائها مرة أخرى لمشاهدة أحداث النظام الشمسي المبكرة هذه مباشرة من راحة المختبر. يركز بحثها الأكثر شهرة على ما حدث أثناء تكوين قمرنا.
وقالت إن التجارب أقل إرهاقا من ذلك التأثير الأولي الذي قد يكون. قال ستيوارت "إطلاق النار من الدراما عالية". "إنه الكثير من التخطيط والاستعداد لغمضة الإرهاب." ولكن عندما يسير هذا الوميض بسلاسة ، يمكن للتجارب أن تنتج بعض البيانات المثيرة للاهتمام - مثل النتائج التي دفعت ستيوارت وزملاؤها إلى إصلاح الفكرة الرائدة للعلماء حول كيفية تشكل القمر.
يشير المنافس الرئيسي الحالي لشرح القمر إلى أنه انقطع عندما اصطدم جسم بحجم المريخ مع الأرض المبكرة. لكن هذا التفسير يحتوي على ثقب خطير: الأرض والقمر متطابقان كيميائيًا تقريبًا ، والذي لا يمكن تفسيره من خلال التأثير ما لم يصطدم جسمان مترادفان. [القمر: 10 حقائق قمرية مفاجئة]
وقالت ستيوارت أنها وطالبها الخريج آنذاك سيمون لوك أدركا أثناء نظرهما في نتائج التجربة الأولية "كل شيء يفترضه الجميع بشأن هذه المرحلة خطأ".
تشير نتائج اصطدام ستيوارت إلى تفسير يتجنب هذه المشكلة بدقة: لم يتسبب التأثير العملاق في كسر القمر. بدلاً من ذلك ، تسبب ذلك في تبخر كلا الجسمين ودورانهما إلى ظاهرة عابرة ولكنها ظاهرة عملاقة على شكل كعكة دونات ، أطلق عليها الفريق اسم Synestia. استقر كل من الأرض والقمر خارج هذا الجسم النظري ولكن لم يسبق له مثيل ، التراكيب المتطابقة سليمة.
قال ستيوارت "ما أدركناه هو أن الأرض لم تعد تبدو ككوكب بعد الآن". "عندما رأينا هذا لأول مرة وأدركنا أنه غير طريقة تشكل القمر ، أطلقنا عليه القرص الذي لن يسقط."
استغرق فريق البحث أربع سنوات لصياغة النتائج في ورقة شعروا بالراحة في النشر. لا يزال العلماء يفرغون من اللعب باللعب الذي انتهى به الأمر مع الأرض والقمر ، ولا ينوي ستيوارت التخلي عن هذه المحادثة على الرغم من فوزها الأخير.
قال ستيوارت "أحب عملي اليومي ، ولن أترك وظيفتي اليومية". بالإضافة إلى كسر أسرار القمر ، لديها أيضًا أسئلة أخرى تريد معالجتها ، مثل دراسة أجزاء من عباءة الأرض التي قد تتغير من قبل التأثير العملاق. قارنت العملية بصنع كعكة من الرخام ، تاركةً دوامات من الوصفة الأصلية التي لا يزال من الممكن دراستها.
لكنها قالت إن جائزة الزمالة ستمنحها المزيد من المرونة لتكون مبدعة ، ضمن بحثها وخارجه. وقال ستيوارت "الوعد هو جعله جديدًا ومثيرًا وهذا كل ما في الأمر". "هذه هي السلسلة الوحيدة التي أضعها عليها."
