Στην οροφή του καθεδρικού ναού του Καντέρμπουρυ, δύο πλανητολόγοι αναζητούν κοσμική σκόνη. Ενώ το κόκκινο τούβλο στηθαίο κρύβει τους δρόμους, τα κτίρια και τα δέντρα πολύ πιο κάτω, μόνο λεπτά σύννεφα κρύβουν τον βαθύ μπλε ουρανό που απλώνεται στο διάστημα.
Το βρυχηθμό μιας ηλεκτρικής σκούπας σπάει τη σιωπή και ο ερευνητής Δρ. Η Penny Wozniakiewicz, ντυμένη με προστατευτική στολή και ένα ογκώδες σακίδιο με ηλεκτρική σκούπα, χαράζει προσεκτικά μια υδρορροή με το σωλήνα της μηχανής ηλεκτρικής σκούπας.
«Ψάχνουμε για μικροσκοπικές μικροσκοπικές μπάλες», εξηγεί η συνάδελφός της Δρ. Ο Matthias van Ginneken από το Πανεπιστήμιο του Κεντ, ντυμένος επίσης με προστατευτική ενδυμασία. «Αυτή τη στιγμή συλλέγουμε χιλιάδες και χιλιάδες σωματίδια σκόνης και ελπίζουμε ότι θα είναι ένας μικροσκοπικός αριθμός που θα προέρχεται από το διάστημα».
Το μεγαλύτερο μέρος της εξωγήινης σκόνης που βομβαρδίζει τη Γη κάθε χρόνο εξατμίζεται στην ατμόσφαιρα – ορισμένα μοντέλα υπολογίζουν ότι 15.000 τόνοι φτάνουν στην ατμόσφαιρα της Γης (που ισοδυναμεί με περίπου 75 μπλε φάλαινες). Ωστόσο, σύμφωνα με μια εκτίμηση από την Ανταρκτική, περίπου 5.200 τόνοι μικρομετεωριτών πέφτουν στη Γη. Αυτά τα σωματίδια, πιθανότατα από κομήτες και αστεροειδείς, είναι μικροσκοπικά, με διάμετρο από 50 μικρόμετρα έως δύο χιλιοστά.
«Πρέπει να είσαι λίγο ντετέκτιβ», λέει ο Van Ginneken. Η υπερβολική θέρμανση καθώς εισέρχεται στην ατμόσφαιρα αλλάζει πολλά ορυκτά και «πρέπει να καταλάβετε τη φύση του αρχικού σωματιδίου χρησιμοποιώντας τις περιορισμένες πληροφορίες που έχετε».
Οι ερευνητές στρέφονται στους μικρομετεωρίτες για να αποκτήσουν στοιχεία σχετικά με τη χημεία των αστεροειδών και των μετεωριτών. Μελετώντας χημικές παραλλαγές γνωστές ως ισότοπα, οι επιστήμονες μπορούν να μάθουν περισσότερα για το μητρικό σώμα από το οποίο προήλθε η κοσμική σκόνη – και τι συνέβη με αυτήν καθώς εισήλθε στην ατμόσφαιρα της Γης.
Η κοσμική σκόνη ήταν επίσης πιο άφθονη στο παρελθόν επειδή υπήρχαν πολλές περισσότερες συγκρούσεις μεταξύ αντικειμένων στο ηλιακό σύστημα όταν η Γη ήταν νέα. Αυτή η σκόνη είναι παγιδευμένη σε βράχους και μπορεί να δείξει τι έχει συμβεί και πώς έχει αλλάξει στην πλανητική γειτονιά μας σε όλη την ιστορία της Γης.
Μεταξύ άλλων, οι Van Ginneken και Wozniakiewicz προσπαθούν να καταλάβουν πώς αλλάζει η ροή των μικρομετεωριτών.
«Εάν μπορείτε να καταλάβετε πόσα σωματίδια σκόνης φτάνουν πάνω από την επιφάνεια, μπορείτε να κάνετε κάποιες εκτιμήσεις σχετικά με το πόσο υλικό φτάνει στη Γη με την πάροδο του χρόνου και επομένως πιθανώς τη συμβολή της διαστημικής σκόνης στη χημεία της Γης», λέει ο Wozniakiewicz.
«Και αυτό με δύο τρόπους – εν μέρει [the cosmic materials] επιβιώνει στην επιφάνεια και μπορεί να συμμετέχει στη χημεία της επιφάνειας. Μερικά από αυτά καίγονται στην ατμόσφαιρα και μπορεί να εμπλέκονται στη χημεία της ατμόσφαιρας».
Οι μικρομετεωρίτες μπορούν να σπείρουν στοιχεία στη γη και τη θάλασσα που δεν βρίσκονται συνήθως στην επιφάνεια της Γης, καθώς και στην ατμόσφαιρα – κάτι που μπορεί να επηρεάσει τη συμπεριφορά αυτών των συστημάτων.
Ο Wozniakiewicz και ο Van Ginneken αναζητούν έναν συγκεκριμένο τύπο εξωγήινης σκόνης: τις κοσμικές σφαίρες. Αυτές οι μικροσκοπικές σφαίρες είναι σχετικά εύκολο να αναγνωριστούν σε σύγκριση με άλλες σκόνες λόγω του διακριτικού τους σχήματος, αλλά χρειάζεστε ένα μικροσκόπιο για να είστε σίγουροι ότι μια κοσμική σφαιρόλη δεν προήλθε από τη Γη. Αυτό τα καθιστά χρήσιμα για την εκτίμηση της ποσότητας κοσμικής σκόνης που έχει πέσει σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία σε μια δεδομένη χρονική περίοδο.
Θεωρήθηκε αδύνατο να συλλεχθεί η κοσμική σκόνη σε αστικά περιβάλλοντα – περιοριζόταν σε παρθένα μέρη όπως η Ανταρκτική ή σε απολιθωμένα ιζήματα. Αλλά το 2009, ο Νορβηγός μουσικός της τζαζ που έγινε κυνηγός κοσμικής σκόνης Jon Larsen άρχισε να χτενίζει εκατοντάδες κιλά αστικής σκόνης αναζητώντας την κοσμική σκόνη. Το 2017, ο Larsen και οι συνεργάτες του, συμπεριλαμβανομένου του Van Ginneken, δημοσίευσαν ένα άρθρο ορόσημο στο περιοδικό γεωλογίαΑυτό δείχνει ότι όποιος έχει μικροσκόπιο και υπομονή μπορεί να ανακαλύψει κοσμικές σφαίρες.
Οι μικρομετεωρίτες σας λένε για εκατομμύρια αντικείμενα…σας λένε περισσότερα για τον πληθυσμό των αστεροειδών συνολικά
Ο Δρ. Πένυ Βοζνιακίεβιτς
Ωστόσο, είναι δύσκολο να συλλεχθούν μικρομετεωρίτες για επιστημονική μελέτη, ακόμα κι αν πέφτουν συνεχώς στην επιφάνεια της Γης. Τα σωματίδια μολύνονται εύκολα, γεγονός που θα μπορούσε να επηρεάσει τη χρήση τους στην έρευνα. (Αλλά δεν είναι αυτός ο λόγος που ο Van Ginneken και ο Wozniakiewicz μοιάζουν με λευκοντυμένοι εξωγήινοι – προστατεύονται από τη γρίπη των πτηνών, η οποία μπορεί να περιέχεται στα κόπρανα και στα κόκαλα των πτηνών που βλέπουμε στην οροφή.)
Ο Λάρσεν «ξεκίνησε ολόκληρη την εποχή των αστικών μικρομετεωριτών», λέει ο Van Ginneken. «Από τότε, όλο και περισσότεροι άνθρωποι το κάνουν αυτό ως χόμπι. Μέρος αυτού που θέλουμε να κάνουμε η Πένυ και εγώ είναι να φέρουμε στην επιστήμη».
Οι στέγες των καθεδρικών ναών όπως του Canterbury είναι ιδανικές για την αναζήτηση κοσμικής σκόνης επειδή είναι μεγάλες, απρόσιτες και σε μεγάλο βαθμό ανέγγιχτες. Μπαίνουμε από μια ξύλινη πόρτα με κανονικά κάγκελα στο πίσω μέρος του κεντρικού παρεκκλησίου της Τριάδας του καθεδρικού ναού, ανεβαίνουμε εκατοντάδες σκαλοπάτια με σφιχτά στροφές και μετά από μια άλλη ειδικά ξεκλείδωτη πόρτα για να φτάσουμε σε μια από τις στέγες του καθεδρικού ναού. Αυτή ήταν η τελευταία στέγη του Van Ginneken και του Wozniakiewicz της ημέρας – είχαν σκαρφαλώσει σε πολλές άλλες στέγες στον καθεδρικό ναό. Μαζεύουν επίσης σκόνη από τον Καθεδρικό Ναό του Ρότσεστερ και ελπίζουν να προσθέσουν το Salisbury και το Winchester στη λίστα τους.
Ο Van Ginneken θέλει να δοκιμάσει πολλές στέγες για να κατανοήσει τις προκαταλήψεις που εισχωρούν στις αστικές συλλογές μικρομετεωριτών, όπως οι επιπτώσεις του βρόχινου νερού. Το πλεονέκτημα των στεγών είναι ότι είναι εύκολα προσβάσιμες, λέει. Ένα ταξίδι στην Ανταρκτική, όπου έχει γίνει πολλή έρευνα μικρομετεωριτών, «είναι πολύ ακριβό, απαιτεί πολλή προετοιμασία και υπάρχει όριο στην ποσότητα των δειγμάτων που μπορείτε να φέρετε». Επιπλέον, η έρευνα περιορίζεται σε ένα συγκεκριμένο κλίμα και γεωγραφικό πλάτος. Οι στέγες επεκτείνουν τις δυνατότητες μελέτης του τρόπου με τον οποίο αυτά τα μικροσκοπικά σωματίδια σκόνης αλληλεπιδρούν σε διαφορετικά περιβάλλοντα.
Η αφθονία των αστικών μικρομετεωριτών ανοίγει επίσης την ευκαιρία να ασχοληθούν με την πλανητική επιστήμη για όσους δεν έχουν απαραίτητα πρόσβαση στα λάφυρα μεγαλύτερων διαστημικών αποστολών. Και το ενδιαφέρον για τον πλούτο του διαστήματος αυξάνεται. Πέρυσι, η αποστολή OSIRIS-REx της NASA έφερε υλικό πίσω στη Γη από τον αστεροειδή Bennu ηλικίας άνω των 4,5 δισεκατομμυρίων ετών.
«Αυτές οι αποστολές είναι υπέροχες», λέει ο Wozniakiewicz. «Εστιάζουν σε ένα μόνο αντικείμενο και λένε πολλά για αυτό το αντικείμενο. Οι μικρομετεωρίτες σας λένε για χιλιάδες, εκατομμύρια αντικείμενα… Σας λένε περισσότερα για τον πληθυσμό των αστεροειδών συνολικά, ένα στιγμιότυπο όλων των διαφορετικών διεργασιών, όλων των διαφορετικών σωμάτων που υπάρχουν εκεί έξω. Και μετά μπορείτε να συγκρίνετε αυτά τα δείγματα, μαζί με τους μετεωρίτες, με τα δείγματα που επιστρέφουν από αυτές τις αποστολές».
Η κοσμική σκόνη θα μπορούσε επίσης να περιέχει ενδείξεις για τον δικό μας πλανήτη στο μακρινό παρελθόν, λέει ο Δρ. Martin Suttle, Λέκτορας στις Πλανητικές Επιστήμες στο Ανοικτό Πανεπιστήμιο. Μπορεί επίσης να δημιούργησε ένα φιλόξενο περιβάλλον στην πρώιμη Γη που επέτρεψε τη ζωή να αναδυθεί αυθόρμητα, σύμφωνα με μια νέα μελέτη του Suttle και των συνεργατών του. Φυσική αστρονομία.
«Περισσότερη σκόνη ήρθε στη Γη, ίσως χίλιες φορές περισσότερη σκόνη από σήμερα», λέει. «Αυτή η σκόνη περιέχει πολλές ουσίες που είναι ελκυστικές ως πρώτες ύλες για την πρώιμη πρεβιοτική χημεία, όπως το μέταλλο σιδήρου, το οποίο διαφορετικά δεν θα υπήρχε στην επιφάνεια της Γης».
Αλλά η συλλογή της κοσμικής σκόνης είναι μόνο η αρχή της ερευνητικής διαδικασίας και αναμφισβήτητα το πιο εύκολο μέρος – παρά όλες τις σκάλες στον καθεδρικό ναό. Οι ανθήρες είναι τώρα αποστειρωμένοι, ώστε να μπορούν να υποστούν επεξεργασία με ασφάλεια, και στη συνέχεια οι επιστήμονες εξετάζουν κάθε σωματίδιο κάτω από ένα αποστειρωμένο μικροσκόπιο.
«Θα περάσουμε ώρες και ώρες απλώς εξάγοντας σφαίρες και ελπίζοντας ότι είναι μια κοσμική σφαιρόλη», λέει ο Van Ginneken.