Earth

Könnten Erdwissenschaftler ihr eigenes Äquivalent zu JWST schaffen?

Das erste öffentlich veröffentlichte wissenschaftliche Bild des James-Webb-Weltraumteleskops, das den Galaxienhaufen SMACS 0723 und alte Galaxien mit Gravitationslinsen dahinter einfängt, fesselte die Fantasie der Öffentlichkeit. Geowissenschaftler haben ein paar ähnlich „hochkarätige“ Projekte, die sie auf den Weg bringen wollen.
NASA, ESA, CSA und STScI

Die Urfeuer kurz nach dem Urknall. Die Atmosphären entfernter Planeten um einen anderen Stern. Die hoch aufragenden Säulen aus interstellarem Staub leuchten hell in der Weite des Weltraums. Das haben uns die neuen Bilder des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) der NASA geboten. Diese neuen Einblicke tief in den Weltraum (und die Zeit) waren wichtig genug, dass sogar der Präsident daran beteiligt war, die Show der Weltöffentlichkeit zu präsentieren. Das JWST ist ein technologisches Wunderwerk, das unser Verständnis des Universums verändern wird.

Das führt mich zu meiner Frage: Was wäre nötig, damit die Erdwissenschaften ein Observatorium/Instrument haben, das mit dem JWST in Bezug auf neue Daten und die Erregung der Vorstellungskraft der Öffentlichkeit mithalten könnte? Astronomen haben es (bis zu einem gewissen Grad) leicht, da die Bilder, die ein Weltraumteleskop wie das JWST macht, ästhetisch atemberaubend sind (zumindest die, die sie hervorheben). Sie repräsentieren Ansichten, die kein Mensch haben könnte, wenn es den JWST nicht gäbe, und führen uns an Orte, die wahrscheinlich kein Mensch jemals besuchen wird.

Doch die Geowissenschaften scheinen nicht die gleiche Vorliebe für große, teure Projekte zu haben wie die Physiker und Astronomen. Ist es mangelnder Ehrgeiz für solche Dinge oder liegt es an der Natur der Disziplin, dass es kein Äquivalent oder potenzielles Äquivalent zum JWST gibt?

Ich habe mit ein paar Geowissenschaftlern gesprochen und eine lange Liste vergangener „hochkarätiger“ Projekte erhalten. Hier ist ein paar Brocken:

  • EarthScope: Diese riesige, sich bewegende Anordnung von Seismometern, die durch Nordamerika marschierte. Dies ermöglichte den detailliertesten Blick auf die Struktur eines Kontinents und die Seismizität in ganz Nordamerika, den es je gab.
  • IODP: Das International Ocean Discovery Program (IODP) hat durch Ozeansedimente und die Struktur der Ozeankruste eine immense Menge an Informationen über die Vergangenheit der Erde ans Licht gebracht.
  • Kola-Bohrloch in Russland: Vor allem, weil es das tiefste Bohrloch aller Zeiten war und ~40.000 Fuß (~7,5 Meilen/12 Kilometer) erreichte.
  • Kartierung der mittelozeanischen Rücken: Die Arbeit in der Mitte des 20. Jahrhunderts bis in die Gegenwart, hochdetaillierte Karten des Meeresbodens zu erstellen, insbesondere der mittelozeanischen Rücken, führte uns in das Zeitalter der Plattentektonik.
  • Tägliche Abdeckung der Planetenoberfläche aus dem Weltraum – einschließlich LandSat, Terra/Aqua, GOES, Planet: Vor 25 Jahren wüssten wir nichts von Eruptionen auf entfernten, unbewohnten Inseln im Indischen Ozean, es sei denn, ein Schiff wäre zufällig in der Nähe. Jetzt können wir winzige Veränderungen auf dem Planeten sehen, während sie passieren.

All dies waren ehrgeizige Projekte, die uns etwas Neues und Wagemutiges boten (wenn auch nicht immer erfolgreich, wie Project Mohole).

Aber wie könnten wir diese toppen? Welche Einblicke in unseren Planeten könnten die Aufmerksamkeit aller (nicht nur uns Erdwissenschaftler/Nerds) auf sich ziehen? Lasst uns spekulieren!

Eine Sonde in einen aktiven Vulkan

Es gibt eine Reihe von Vulkanen auf der Erde mit aktiven Lavaseen. Könnten wir eine autonome Drohne entwickeln, die in einen Lavasee geworfen werden und nach unten in das Rohrleitungssystem des Vulkans reisen könnte? Wir könnten die Bedingungen innerhalb eines aktiv ausbrechenden Vulkans direkt beobachten oder messen. Denken Sie auf der anderen Seite daran, dass Lava im Vergleich zu Wasser viel dichter und zähflüssiger ist … und ein bisschen heißer, richtig? Wie würden wir die gesammelten Daten überhaupt abrufen? Auf jeden Fall geht das so richtig in die Träume von Jules Verne und die Reise ins Innere unseres Planeten.

Ein hochmodernes neues Schiff zum Bohren in den Meeresboden

Ein Großteil unseres Wissens über das IODP stammt aus der Arbeit an der JOIDES Resolution, einem riesigen Forschungs- und Bohrschiff. Es wurde jedoch 1978 gebaut und steht nach über 40 Dienstjahren kurz vor der Pensionierung. Es wurde jedoch noch keine Finanzierung identifiziert, um das Schiff durch ein hochmodernes Bohrschiff zu ersetzen, um seine Arbeit fortzusetzen. Die Resolution kann mehrere Kilometer in die Meereskruste bohren, während sie über 5 Kilometer in Meerestiefen geparkt wird. Ein neues Schiff könnte entworfen werden, um möglicherweise in den Mantel zu bohren, wo die Ozeankruste am dünnsten ist, und, was noch wichtiger ist, die von Resolution und Glomar Explorer begonnene Arbeit fortzusetzen.

Echtzeitkarte der Plattenbewegung im Metermaßstab

Wir wissen, dass der Planet dynamisch ist – das ist der Plattentektonik zu verdanken. Viele der Methoden, mit denen wir Veränderungen messen, beinhalten jedoch entweder die Interpretation der Beweise vergangener Bewegungen oder die Verwendung von Standorten mit GPS-Stationen, um uns Punktdaten zu liefern. Könnte eine Methode entwickelt werden, die Erdbeobachtungen aus dem Orbit, GPS und InSAR (Radar mit synthetischer Apertur) oder LIDAR kombiniert, um konstante, winzige Bewegungen anzuzeigen? Es würde wahrscheinlich eine enorme Rechenleistung erfordern, um die Daten zu verarbeiten, aber es könnte eine viel nuanciertere Bewertung von Spannungen und Bewegungen in der Erdkruste ermöglichen.

Ein globales EarthScope

Das EarthScope-Projekt in ganz Nordamerika war ein großer Erfolg. Der nächste Schritt könnte sein, EarthScope global über alle Kontinente zu verbreiten. Dann könnten Vergleiche zwischen den Kontinenten angestellt werden. Wir könnten dann darüber nachdenken, eine 3D-Karte der Erdkruste zu erstellen – sobald wir auch eine Ozeanbodenversion von EarthScope in die Mischung aufnehmen.

Bohren in einen Kometen, Asteroiden oder Mond

Wir haben einige kleine Schritte gemacht, um die ursprünglichen Dinge des Sonnensystems wie Kometen, Asteroiden und Monde zu verstehen. Wir haben sogar Materialien von einigen wenigen gefunden, aber meistens durch buchstäbliches Abkratzen der Oberfläche. Was würden wir finden, wenn wir auf dem Salzberg von Ceres, dem Eis von Europa, der Oberfläche von Titan landen und anfangen zu bohren? Reisen in das Innere dieser Objekte könnten offenbaren, was so viele Menschen zu finden hoffen (Leben?), aber darüber hinaus wäre es die Investition und das Risiko wert, einen Einblick in das Innere dieser Objekte zu erhalten.

Erdwissenschaftler auf dem Mars

Vielleicht ist es das beste Ziel, sicherzustellen, dass Erdwissenschaftler zu den ersten gehören, die die Reise antreten, wenn wir unseren Planeten verlassen. Die Kartierung und direkte Beobachtung eines anderen Planeten wie des Mars oder der Besuch unseres Mondes würde nicht nur die Geheimnisse dieser Orte enthüllen, sondern uns auch mehr Einblicke in unseren eigenen Planeten geben. Selbst wenn das Ziel einiger dieser Missionen die Kolonisierung oder Ressourcen sein könnte, brauchen wir ein starkes Fundament in der Geologie von wo auch immer Sie sind … und obwohl wir nicht wissen, ob einer dieser Planeten oder Monde Leben hat, Wir wissen, dass sie alle Steine ​​haben.

Mir ist klar, dass es viel Geld, politisches Kapital und Zeit braucht, um Projekte wie diese auf die Beine zu stellen. Ohne diese Art von „großen Träumen“ können Sie jedoch manchmal in die Falle geraten, an den Rändern herumzuspielen. Der menschliche Fortschritt wurde von wissenschaftlicher Neugier und Risikobereitschaft vorangetrieben. Die Schaffung einer Umgebung, in der alle Wissenschaftler dies tun können – oder zumindest wilde Ideen für die Erforschung vorschlagen – sollte das Hauptziel für die Mitte des 21. Jahrhunderts sein. Ohne sie werden wir den Pfaden folgen müssen, die von Menschen geschmiedet wurden, die vielleicht andere Ideen für unsere Zukunft haben.

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