Robin Wordsworth herschept de atmosfeer van het oude Mars

Bezoekers van het dorp Drumnadrochit, aan de westelijke oever van het duistere Loch Ness in Schotland, komen om de nabijgelegen ruïnes van Urquhart Castle te zien of om een ​​glimp op te vangen van het ongrijpbare monster van Loch Ness. Maar opgroeiend in Drumnadrochit, zegt planetaire wetenschapper Robin Wordsworth dat het de onbelemmerde blik op de kosmos was die zijn aandacht trok. “Er zijn ongelooflijk heldere luchten daarboven”, zegt hij.

Tegenwoordig woont Wordsworth aan de andere kant van de Atlantische Oceaan. Hij is een onderzoeker en professor aan de Harvard University. Maar zijn blik is nog steeds gericht op het zonnestelsel en daarbuiten. Van het bestuderen van hoe rotsachtige planeten af ​​en toe in gletsjers kunnen worden ingekapseld tot het onderzoeken van de grootte van buitenaardse regendruppels of de details van hoe mensen zich ooit op Mars zouden kunnen vestigen, de wetenschappelijke verkenningen van Wordsworth lopen sterk uiteen. Zijn onderzoeksgroep heeft de neiging om “veel verschillende dingen tegelijk te doen”, zegt hij. “Als ik het in een zin zou moeten samenvatten, zou het zijn om te begrijpen wat de bewoonbaarheid van planeten door de tijd drijft.”

Opvallend onderzoek

Wordsworth definieert de bewoonbaarheid van een planeet als zijn vermogen om leven te ondersteunen. Het idee dat het leven elders in de kosmos zou kunnen overleven, heeft Wordsworth, een sciencefictionfan, altijd gefascineerd. Afgezien van de aarde hebben astronomen ongeveer 20 potentieel bewoonbare werelden in het universum ontdekt. Met gegevens die zijn verzameld door observatoria op de grond, satellieten en rovers, gebruikt hij supercomputers om simulaties van planeten en de evolutie van hun klimaten te construeren. Klimaat is een belangrijk aandachtspunt omdat het bepaalt of het oppervlak van een planeet vloeibaar water kan bevatten – een noodzaak voor alle bekende vormen van leven.

Het meest opmerkelijke onderzoek van Wordsworth reconstrueert het klimaat van het vroege Mars. Riviervalleien op Mars en andere geologische aanwijzingen suggereren dat er ooit overvloedig vloeibaar water over de Rode Planeet stroomde, en het vroege klimaat op Mars is dus een hot topic geworden voor wetenschappers die op zoek zijn naar tekenen van buitenaards leven. Maar decennialang konden onderzoekers het beste eendimensionale modellen bouwen die moeite hadden om belangrijke atmosferische componenten, zoals wolken, te repliceren.

In 2013 presenteerden Wordsworth en collega’s in het Laboratorium voor Dynamische Meteorologie in Parijs een 3D-model van het vroege klimaat op Mars, met wolken en een atmosfeer die grote hoeveelheden koolstofdioxide bevat. Dat zijn belangrijke componenten om te bestuderen hoe de vroege atmosfeer van Mars warmte heeft gereflecteerd en vastgehouden, zegt astrobioloog James Kasting van Penn State.

Wordsworth was degene die erachter kwam hoe wolken in het model konden worden opgenomen, dankzij zijn sterke programmeervaardigheden, beheersing van wiskunde en vastberadenheid, zegt Kasting. ‘Hij heeft de beste klimaatberekeningen voor het vroege Mars gepubliceerd. Er is echt niemand anders die in zijn baan zit.”

Wat is het volgende

De buitenaardse reconstructies van Wordsworth kunnen ons misschien helpen beter te begrijpen of er leven op Mars of elders is ontstaan. Een ander onderdeel van zijn onderzoek zou mensen op een dag kunnen helpen zich op de Rode Planeet te vestigen.

Tegenwoordig is het grootste deel van het oppervlak van Mars te koud om vloeibaar water te bevatten, en de dunne atmosfeer van de planeet biedt weinig bescherming tegen de intense ultraviolette straling van de zon. Deze omstandigheden maken het onherbergzaam voor potentiële kolonisten op Mars. Maar in een studie uit 2019 stelden Wordsworth en collega’s voor dat vellen isolerende silica-aerogel die over met ijs bedekte gebieden worden aangebracht, overleving mogelijk zouden kunnen maken.

In laboratoriumtests lagen aerogel van slechts centimeters dik 60 procent van de UVA- en UVB-straling eruit gefilterd en bijna alle gevaarlijkere UVC-stralen, terwijl ze voldoende licht doorlaten voor fotosynthese. Bovendien verwarmden de schilden de onderliggende lucht met meer dan 50 graden Celsius, wat vloeibaar water en het verbouwen van gewassen mogelijk zou maken. Vooruitkijkend is Wordsworth van plan te onderzoeken hoe kolonisten op Mars bioplastics of andere hernieuwbare materialen kunnen gebruiken om zelfvoorzienend te worden.

En ver voorbij de Rode Planeet wachten de exoplaneten. “De James Webb Space Telescope is net begonnen met het verzamelen van nieuwe exoplaneetgegevens”, zegt Wordsworth. Observaties van hun atmosferen zullen onderzoekers helpen ideeën te testen over hoe deze verre planeten en hun klimaten evolueren, zegt hij. “Het is gewoon een ongelooflijk spannende tijd.”

Wil je iemand nomineren voor de volgende SN 10 lijst? Stuur hun naam, affiliatie en een paar zinnen over hen en hun werk naar sn10@sciencenews.org.