David Ardila war in seiner Kindheit von Science-Fiction fasziniert. Daher besteht sein Zweck darin, zu verstehen, wie das Universum funktioniert und ob die Wunder, die in Büchern dieses Genres gelesen werden, möglich sein könnten.
Er studierte Physik an der Universidad de los Andes und ist derzeit stellvertretender Direktor des Exoplaneten-Explorationsprogramms der NASA. Ardila erlebt einen historischen Moment, in dem es möglich ist, Fragen zu beantworten, die seit Beginn der Menschheit aufgekommen sind.
Seine Arbeit bei der NASA konzentriert sich darauf, Exoplaneten zu finden, sie zu charakterisieren und herauszufinden, ob sie Leben beherbergen.
Exoplaneten sind Planeten, die sich außerhalb des Sonnensystems befinden. Sie sind vielfältig, sie können vollständig von Ozeanen bedeckt sein, oval sein und sogar die Form eines Schwamms haben.
David ist dankbar für die Grundlage seiner Ausbildung in Kolumbien und erinnert sich mit besonderer Zuneigung an zwei Professoren: Bernardo Gómez und Luis Quiroga vom Fachbereich Physik der Fakultät für Naturwissenschaften von Uniandes, die ihm beigebracht haben, wie wichtig es ist, Themen intuitiv und intuitive zu verstehen tiefgründig, jenseits dessen, was die Formeln sagen können.
Künstlerische Illustration des Millisekundenpulsars PSR 1257+12, der sich 3.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Jungfrau befindet. (Foto von MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRA / MGA / Science Photo Library über AFP)
Er erwarb einen Master-Abschluss in Physik an der Purdue University; ein weiterer in Raumfahrttechnik an der University of Southern California, USC; und den Doktortitel in Astrophysik von der University of California, Berkeley. Bis zu seiner jetzigen Position bei der NASA hat er verschiedene Wege im akademischen und beruflichen Bereich beschritten.
In diesem Interview spricht er über seine Karriere und die Erforschung von Exoplaneten, um die Wahrnehmung der Entstehung des Lebens, die wir Erdbewohner kennen, zu erweitern.
Wie waren diese Schritte, um bei der NASA zu arbeiten?
Sie waren ziemlich holprig und zufällig. Wenn man Physik studiert und als Physiker oder Wissenschaftler arbeiten möchte, ist es wichtig, zu promovieren. Ich habe 1992 meinen Abschluss gemacht. Ich wollte die Welt sehen. Entfliehen Sie und sehen Sie, was gefunden werden kann.
Es gab keine große Hilfe bei der Bewerbung an internationalen Universitäten. Jetzt ist es anders, die Universität hat eher ein internationales Profil, aber damals hatte sie noch sehr wenig. Ich habe mich alleine an einer Universität namens Purdue für die Fakultät für Physik beworben, was durchschnittlich war. Ich kam, um zu promovieren, weil ich dachte, dass es das große Weltzentrum der Physik werden würde und dass es mir wie ein Ort ohne viel Energie vorkam. Ich war dort ein paar Jahre lang und bewarb mich erneut an verschiedenen Orten für den Doktortitel. Dieses Mal landete ich an der University of California in Berkeley, in einer Abteilung für Physik, zu der auch eine Abteilung für Astronomie gehört.
K2-33b in der Abbildung. Einer der jüngsten Exoplaneten, die bisher mit dem Kepler-Weltraumteleskop der NASA entdeckt wurden. Foto: Envato.
Was passiert, wenn Sie einen Studienplatz gefunden haben?
Ich war immer noch sehr an den grundlegenden Mechanismen interessiert, wie das Universum funktioniert. Das erscheint mir interessant. Aber ich wollte im Labor arbeiten und mich mit theoretischen Dingen beschäftigen, und die Astronomie hat diese Mischung aus Laborarbeit, Theorie und experimenteller Arbeit, die reizvoll ist.
Anschließend habe ich in der Abteilung für Astronomie in Physik promoviert. Von da an begann ich eine Reihe traditioneller Astronomenberufe. Ich habe über die Sternentstehung geforscht, die mit der Entstehung von Planeten zusammenhängt. Schließlich arbeitete ich für von der NASA finanzierte Projekte wie Weltraumteleskope und so begann ich, mich mit diesem Medium zu beschäftigen. Viele Jahre lang habe ich die Kalibrierung von Weltraumteleskopen durchgeführt und die Interaktion zwischen der NASA und anderen Weltraumagenturen verwaltet.
Irgendwann beschloss ich, mich auf die Technik zu konzentrieren und begann mit der Entwicklung neuer Weltraummissionen mit einer wissenschaftlichen Komponente der Astronomie. Er trat dem Jet Propulsion Laboratory bei und wurde vor 7 Jahren NASA-Mitarbeiter.
Erzählen Sie uns heute von Ihrer Arbeit mit Exoplaneten. Was sind Exoplaneten?
Beginnen wir mit der Definition: Unser Sonnensystem ist ein Stern inmitten von acht Planeten. Und nach den acht Planeten gibt es viele Felsen, Steine, von denen Pluto der nächste und größte bekannte ist. Das nennt man Kuipergürtel; Das ist die Architektur des Sonnensystems. Ein Exoplanet ist ein Planet, der einen anderen Stern als die Sonne umkreist.
Wie wird ein Exoplanet entdeckt?
Der produktivste Weg der letzten Jahre ist es, die Sterne zu betrachten, und durch einen Zufall kommt der Exoplanet vorbei. Zieht der Exoplanet vor dem Stern vorbei, nimmt seine Helligkeit ab und dann wieder zu.
Der Stern ist eine Kugel aus heißem Gas, die Licht aussendet, aber der Exoplanet ist ein Stein oder eine winzige (undurchsichtige) Kugel. Sie sehen den Exoplaneten nicht, aber Sie sehen die Änderung der Helligkeit des Sterns, und das ist eine periodische Änderung.
Das nennt man Transitmethode, bei der es sich im Wesentlichen um eine Sonnenfinsternis handelt. So wurden mit Hilfe von Weltraumteleskopen die meisten Exoplaneten entdeckt.
Illustration von K2-33b, einem der jüngsten Exoplaneten, die bisher mit dem Kepler-Weltraumteleskop der NASA entdeckt wurden. In etwa fünf Tagen umrundet es seinen Stern vollständig. Abbildung: NASA.
Und wie können sie anhand dieser Beobachtungen die Eigenschaften von Exoplaneten kennen?
Es gibt viele Dinge, die getan werden können. Ändern Sie beispielsweise die Helligkeit des Sterns und seine Farbe. Denn wenn der Exoplanet von einer Atmosphäre umgeben ist, dringt das Licht des Sterns durch die Atmosphäre des Exoplaneten. Man vergleicht das Licht des Sterns mit dem Exoplaneten im Transit und mit dem Exoplaneten ohne Transit und der Unterschied gibt Aufschluss über die Zusammensetzung der Atmosphäre. Dies nennt man Transmissionsspektroskopie.
Bei der Suche nach einem Exoplaneten, der der Erde ähnelt, gibt es Kandidaten, die jedoch nicht unbedingt eine ähnliche Atmosphäre haben. Wenn also die Zusammensetzung der Atmosphäre unseres Planeten ermittelt wird, können wir dann die Existenz von Leben nachweisen? Wir wissen nicht.
Darin sind sich die Astronomen uneinig, denn es gibt Prozesse, die nichts mit Leben zu tun haben und zwar Sauerstoff produzieren können, aber vielleicht nicht die gleiche Menge produzieren.
Wir haben Wasser, Kohlendioxid und Methan auf Exoplaneten gefunden, Elemente, die auf der Erde vorkommen, aber Elemente wie Sauerstoff, die wirklich ein Lebenszeichen sind, haben wir nicht gefunden.
Warum bestehen wir darauf, auf dem Mars nach Leben zu suchen? Liegt es an dem Wunsch, diesen Planeten zu kolonisieren?
Es hat mit der potenziellen Präsenz von Leben in der Vergangenheit oder Gegenwart zu tun. Es ist möglich, dass der Mars derzeit Leben im Untergrund hat, er hat gefrorenes Wasser auf der Oberfläche, es ist auf den Bildern zu sehen und das gefrorene Wasser sublimiert – es geht direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über, ohne einen flüssigen Zustand zu durchlaufen – Aber es kann sein, dass es unter der Erde Bedingungen gibt, in denen flüssiges Wasser existiert.
Der Mars ist also ein guter Kandidat für die Suche nach Leben, und zwar nicht nur, weil er auswandert, sondern weil er Fragen beantworten kann wie: Haben Leben auf Mars und Erde einen gemeinsamen Ursprung oder handelt es sich um unabhängige Lebenskonzepte?
Eine Reise zum Mars wäre interessant, obwohl ich nicht davon überzeugt bin, dass wir dort jemals große Kolonien haben werden. Irgendwann könnte es wie in der Antarktis sein, wo Menschen hingehen, Zeit verbringen, es Forschungsstationen gibt und sie zurückkehren. Es wird zu etwas Nationalstolz. Es werden viele interessante Dinge entdeckt, aber große Städte auf dem Mars mit Millionen von Menschen, ich glaube nicht, dass so etwas so schnell passieren wird.
Dieses künstlerische Konzept zeigt ein System namens KOI-961, das die drei kleinsten bisher bekannten Exoplaneten in einer Umlaufbahn um einen anderen Stern als unsere Sonne beherbergt (Foto von Ann Ronan Picture Library / Ann Ronan Picture Library / Photo12 über AFP).
Und was würden Sie über den Mond sagen? Es gibt Projekte, auch private, die dorthin wollen.
Die Mondsache ist einfacher, aber es scheint mir auch eine unrealistische Komponente in Bezug auf die Zeitskala zu geben. Die Bedingungen sind sehr kompliziert: Die Strahlung, die die Astronauten erhalten, die Temperatur an der Oberfläche ist sehr heiß oder sehr kalt. Es hat aber den Vorteil, dass die Reisezeit kurz ist.
Die Reise zum Mars ist ein Zwischenstopp von ein bis zwei Jahren. Es hängt davon ab, wie die Reise durchgeführt wird, zum Mond sind es 3 bis 15 Tage. Es ist nicht unmöglich zu glauben, dass es Kolonien auf dem Mond gibt, aber manchmal wird von ihnen als Fluchtweg gesprochen, wenn der Planet Erde nicht mehr bewohnbar ist, und das erscheint mir absurd, denn die einfachste Lösung wird immer darin bestehen, sich zu verbessern die Art und Weise, wie wir mit der Erde umgehen, anstatt zu versuchen, ein superkompliziertes, raues Gelände wie das des Mondes oder des Mars anzupassen.
Ich denke, dass wir in 20 oder 30 Jahren vielleicht kleine Kolonien auf dem Mond sehen werden, aber im Forschungsmaßstab. Ich würde gerne in den Tourismus gehen, wenn ich die Möglichkeit dazu hätte. Das wäre eine Art und Weise, wie wir mit diesen Körpern in Kontakt treten könnten.
Gab es in der Zeit, in der Sie mit Exoplaneten arbeiten, eine Entdeckung, die Sie überrascht hat?
Was mich überrascht hat, ist die Vielfalt der Exoplaneten, es gibt Welten, die kein Gegenstück im Sonnensystem haben.
Der erste gefundene Exoplanet war ein Exoplanet, der ein Gasriese wie Jupiter ist, sehr nahe an seinem Stern 51 Pegasi b. Und dieser Exoplanet kann nach unseren Entstehungstheorien nicht existieren.
Das ist für mich der Grund, warum die Astronomie spektakulär ist, das Universum überrascht immer wieder. Es ist sehr einfach, neue Entdeckungen zu machen, obwohl es sehr schwierig ist, zu verstehen, was sie bedeuten.
Wir haben Planeten gefunden, deren Zusammensetzung darauf hindeutet, dass sie nur aus flüssigem Wasser bestehen und die möglicherweise Kandidaten für Leben sind; Wir wissen nicht, ob wir für die Existenz von Leben feste Stoffe benötigen. Andere Planeten haben seltsame Beschaffenheiten, zum Beispiel sprach jemand von Planeten wie Masmelos, Schwämmen mit einer dünnen Atmosphäre um sie herum.
Ich hoffe immer, was wir sonst noch finden werden. Das ist interessant, weil wir nach Leben auf anderen Planeten suchen, unter den Bedingungen, unter denen es auf der Erde existiert. Auf kleinen Planeten, in einer bestimmten Entfernung von ihrem Stern, mit einem bestimmten Sterntyp. Aber die Existenz von Leben auf anderen Planeten könnte uns überraschen; die ökologischen Nischen entsprechen möglicherweise nicht unseren Erwartungen.
Im Wesentlichen wird der wissenschaftliche Fortschritt durch unsere Vorstellungskraft begrenzt. Auf der Erde gibt es überall Leben: In Ölquellen gibt es Bakterienleben auf dem Meeresgrund, wo es kein Licht gibt. Was wir brauchen, ist ein wenig Energie und chemische Reaktionen, um Leben zu erschaffen. Es ist also möglich, dass das Universum voller Leben in ökologischen Nischen ist, von denen wir nicht verstehen, wie sie funktionieren können.
Er sagt, er sei von Exoplaneten überrascht worden, aber könnte der Planet Erde der bisher seltsamste oder besondersste Planet sein?
Es ist das, was wir kennen und das es uns ermöglicht, ohne so viel Hektik zu leben; wenn wir auf dem Mond oder dem Mars leben würden, müssten wir unter der Erde leben. Die Erde ist der Ort, an dem wir uns entwickelt haben, sie ist die Nische, an die wir als Tiere angepasst sind.
