Cum comparațiile ne ajută să înțelegem universul

În noaptea trecută, la câteva minute după ora 20:30, am ieșit afară și am rămas. Împrejurimile erau familiare - semnele botezelor proaspăt pâlpâitoare, grupurile de oameni și câini, cărămizile care aprind când soarele se apleacă atât de coborât. Cerul nu arăta în mod special străin, adesea îmi întind mersul acasă pentru a vedea lumea spală culoarea unei bălți noroioase, pentru a sta în interiorul întunericului albastru-negru, care abia începe să cadă.

Dar, în această seară, n-am fost în afara să mănânc în ceasul de aur. Încercam să aproximez sentimentul de prânz plutant pe Pluto.

Acest lucru este de la sine înțeles, dar: Pluto nu este Brooklyn. Este frig; e intuneric; este de 4.67 miliarde de mile depărtare. Diferențele sale sunt legiune, iar cele mai stricte dintre ele sunt greu de imaginat. Indiferent de imaginea pe care o îndoiesc să-l conjurez - un corp cu pistrui cu cuburi de gheață, zăpezile de zăpadă care mă fixează în jos - conceptul unei temperaturi alunecoase la -387 grade Fahrenheit nu calculează.

Nu am fost niciodată atât de rece. Nici tu nu ai. Dar amândoi am văzut amurgul sau momentele imediat după el, și asta nu este o aproximare proastă a ceea ce arată Pluto la cea mai strălucitoare. Pentru a ajuta planetații să-și imagineze viața acolo, NASA a creat un site numit "Pluto Time". Conectați-vă adresa și scuipă momentul exact, la acea distanță și latitudine specială, că cerul de deasupra dvs. seamănă cel mai mult cu Pluto . Orice număr de alte senzații distincte-pământești ar putea să vă dăuneze atenției - puteți auzi autobuzele cu șuierătoare sau puteți miroși gătitul de carne pe un cărucior de stradă - dar, vizual, veți avea un proxy pentru vecinul nostru solar de departe.

Michelle Nichols, de la Adler Planetarium din Chicago, desenează deseori paralele între petele solare (dreapta) și fenomenul de pilitură de fier care se mișcă sub un magnet (stânga). Bine ati venit Imagini / CC BY 4.0 (pilitura de fier); NASA / SDO (Spoturi solare)

Spațiul este vast și străin. Aceasta este o bază a romantismului său, dar este și un obstacol cognitiv pentru oricine încearcă să-și înfășoare capul în jurul său. "Problema pe care o avem în mod normal cu spațiul este că, dacă încercăm să înțelegem ceva, avem doar un exemplu - propria noastră planetă", spune Colin Stuart, un membru al Societății Astronomice Regale și autorul viitoarelor Cum să trăiți în spațiu: Tot ce trebuie să știți pentru viitorul care nu este îndepărtat.

O viziune solipsistică nu este neapărat un lucru rău, spune el: Folosirea Pământului ca punct de date este adesea utilă - în special pentru educatorii de știință care încearcă să se conecteze cu entuziaștii care nu vorbesc fluent în jargonul astronomic. "Încercăm mereu să comparăm lucrurile cu Pământul atunci când putem," spune Stuart. "Dacă începeți cu ceva despre care știți, nu începeți încă de la început." El strânge în spațiu vulcani, văi și tranșee împotriva Marelui Canion sau Everest "pentru că oamenii au acel cadru de referință" chiar dacă caracteristicile sunt pe scale foarte diferite. (Olympus Mons, cea mai înaltă vârfuri vulcanice din Marte, este de 2,5 ori mai înaltă decât Everest și aproximativ lățimea Franței.)

"Dacă nu ești încorporat în știință vorbim, aș putea să spun orice fel de gobbledygook, dar asta nu ar avea nici un sens nimănui", spune Michelle Nichols, directorul publicului observând la Planetația Adler din Chicago. Nichols traduce adesea trăsături ale spațiului care altfel ar putea fi oarecum inscrute în scenarii familiare sau jocuri din copilărie. Compară pete de soare, cum se vede printr-un telescop, pentru a alimenta firimiturile dansând sub influența magnetului. "Oamenii își amintesc că fac asta", spune ea. "Ei merg," Corect, acum văd ".

Plăcile lui Pluto de metan înghețat de vânt (stânga) amintesc mormane de nisip pe deșerturile și plajele Pământului (dreapta). NASA / Domeniul public (Pluto); NASA / Domeniul public (Bazinul Junggar, China)

Într-o oarecare măsură, oamenii de știință se sprijină pe analogi și în lucrările evaluate de colegi. Într - o lucrare recentă din Ştiinţă, o echipă de cercetători, printre care Jani Radebaugh, un om de știință planetar la Universitatea Brigham Young, și colaboratorul ei, Matt Telfer, un geograf fizic la Universitatea din Plymouth, au raportat dune de la Pluto, care arată ceva asemănător celor de pe deșerturile sau plajele Pământului. Un spectator laic care aruncă o privire asupra imaginilor capturate de navele spațiale New Horizons ar putea să nu fi făcut conexiunea, dar un analog poate porni un bec. "Ei pot vedea doar un fundal albicioasă, cu niște ciocniri", spune Nichols. "De îndată ce spui" Este ca o dună de nisip ", spun ei," O, stai puțin! Am fost la dune Indiana, am văzut poze cu Sahara. "Plutonul lui Pluto nu este nisip - sunt pante de metan înghețat - dar vântul le-a sculptat în forme asemănătoare și acea cunoaștere poate da laicii au un punct de sprijin.

Același lucru este valabil și pentru hărțile radar ale lui Titan, unul dintre lunile lui Saturn, spune Stuart. Hărțile dau naștere unei insule, a unor arhipelaguri și a unor peninsule, iar Stuart crede că "dacă puneți o hartă radar a lui Titan de lângă o hartă a țărmului scoțian și le-ați făcut aceleași culori - "Canada ar lucra și el", a adăugat el, "oriunde sunt coaste de coastă cu insule și adăposturi." Analogurile pot să prăbușească o parte din distanța psihică dintre Pământ și spațiu, fără a face ca acesta să fie mai puțin fascinant.

Suprafața lui Titan, cea mai mare lună a lui Saturn (stânga), evocă coasta scoțiană dorsală (dreapta). NASA / JPL-Caltech / ASI / USGS (Titan); Dedicat echipei MODIS Rapid Response la NASA GSFC (Scoția)

Totuși, analogii nu sunt întotdeauna apt. "Multe decenii în urmă, nu eram siguri care era suprafața lui Venus", spune Nichols. Prin telescoape, planeta părea complet înfășurată în nori și, din moment ce cercetătorii nu știau ce se petrece sub ele, unii speculează că peisajul era vâscos - poate căptușit cu apă sau încurcări de junglă. Prima jumătate a secolului al XX-lea a dat naștere unei povestiri de romane sci-fi și benzi desenate care ilustrau Venus gros cu plante carnivore și târâtoare cu șopârle iubitoare de mlaștină. "Se pare că a fost incorectă cu 100%", spune Nichols. "Învățăm mai multe, mergem," așteaptă, toată temperatura de suprafață de 870 de grade, care ar putea să nu fie atât de bună pentru viața de acolo ".

Nici un rău făcut. Problema reală cu analogii vine, spune Stuart, atunci când ele depășesc cazul și apoi câștigă tracțiunea. Apoi, aceștia riscă să suprasatureze curiozitatea oamenilor în măsura în care, atunci când apare o comparație cu adevărat izbitoare, ascultătorii nu sunt impresionați. El crede că acest lucru este deosebit de periculos pentru exoplanetă - acele orburi îndepărtate pe care încă nu le-am văzut aproape. "În ultimii câțiva ani au apărut numeroase titluri despre astronomii care găsesc planete asemănătoare Pământului în alte sisteme solare", spune Stuart. Exprimarea tamburului de entuziasm și stabilirea mizelor; Stuart spune că comunicatele de presă și articolele despre cercetare uneori "o cuplează" pentru a face concluziile recunoscute și relevante cititorilor.

"Problema este că nu știm cum sunt Pământul [acele planete]", adaugă el. Cercetătorii știu că unele planete sunt comparabile cu dimensiunile proprii și că pot avea temperaturi similare, astfel încât, dacă apa ar fi prezentă acolo, ar fi probabil lichidă. Dar asta e un mare "dacă", adaugă el, iar distincția este crucială. "Pericolul este că, dacă vom continua să facem acest lucru" Pământ asemănător cu planeta ", ajungem la locul în care găsim o planetă asemănătoare Pământului cu apă lichidă și o atmosferă cu oxigen, oamenii nu vor avea neapărat grija cât ar trebui ", spune el. - Cred că o să se plictisească.

"Dacă începi cu ceva despre care știu, nu începi de la început."

Pentru unii cercetători și astronauți, analogii merg departe de limbaj. O mână de stații de cercetare de pe planeta noastră recreează condițiile diferitelor medii din spațiu. În ultimii câțiva ani, echipajele închise la pământ au înființat tabere domestice în vârful Mauna Loa, un vulcan de pe insula Hawaii, al cărui sol roșu arată cam ca un teren accidentat al planetei Marte. Într-un program organizat de Universitatea din Hawaii și susținut de NASA, echipa sa străduit să trăiască ca niște marțieni umani. Mâncau mâncare în mijloc, dormeau și se ușurau în încăperi înghesuite, erau izolați de prieteni și de familie. Aici, Pământul era o repetiție.

Iarna trecută, una dintre cursurile de practică a mers prost. După o urgență medicală, totul a fost suspendat, în așteptarea investigației. "Am învățat toate căile pe care le puteți să vă omorâți pe Marte și am învățat să împiedicăm acele lucruri", a declarat Bill Wiecking, unul dintre conducătorii proiectului, a spus Marina Koren la Atlanticul. "Deci, a fost foarte, foarte valoros, pentru că este mai bine să o faceți aici, unde puteți să mergeți și să mergeți, oh, o supapă de apă sa deschis și acum nu aveți apă. În loc de pe Marte, unde e ca și cum n-ai apă, vei muri în câteva zile. "În loc să subliniem asemănările dintre lumile noastre, experimentul analog a subliniat cât de mult încă nu știm despre cum să funcționeze în altă parte.

Oamenii de știință folosesc adesea insula Devon (la dreapta), în Golful Baffin, ca un proxy pentru Marte sau Lună (stânga). NASA / Domeniul public (Luna); Anthonares / CC BY-SA 3.0 (Insula Devon)

Chiar dacă analogii ne dau un mod de a face sens spațiului, ei au aruncat lumină pe Pământ. Când ne povestim o poveste despre cosmos, dezvăluim ceva despre ceea ce preocupă propria noastră planetă în acel moment. Acest lucru a fost deosebit de evident în secolul al XIX-lea, când Percival Lowell și alți astronomi, fără îndoială înfruntați în "mania canalului" care se arunca în jurul canalelor Erie și Suez, sugerau că Marte a fost împușcat cu căi artificiale sculptate de viața inteligentă. "Având în vedere aceste evoluții, poate că nu este surprinzător faptul că Lowell și mulți dintre contemporanii săi au fost destul de deschisi ideii ... că canalele ar putea exista pe cea mai asemănătoare planetă a planetei în sistemul solar", scrie Klaus Brasch, profesor emerit de biologie la Universitatea de Stat din California, în Sky & Telescope revistă. Vederea prin telescop a reflectat ceva despre viața de aici pe pământ, pentru că nu am putut să-l clipi.

Dincolo de curiozitate, majoritatea dintre noi nu trebuie să știm exact ce sunt Pluto, Marte sau Lună - nu trebuie să practicăm abilități pentru a supraviețui pe teren acolo, pentru că probabil că nu va mai fi nevoie niciodată. Dacă slujbele sau viețile noastre nu depind de înțelegerea trăsăturilor unei lumi îndepărtate, echivalențele dintre Pământ și o planetă îndepărtată pot părea ca niște nuggeturi de trivia. Sunt mai mult decât atât: Gândirea la o altă lume ne ajută să găsim rezerve ascunse de minune în propria noastră. Analogii ne amintesc că spațiul "este un loc ciudat", spune Stuart. Dar "nu este atât de ciudat, pentru că este, de asemenea, familiar."

Mary Roach, scriitorul științei și autorul Ambalajul pentru Marte: Știința curioasă a vieții în vid, a fost animat când mi-a spus despre raportarea pe Insula Devon, un alt analog fizic pe care oamenii de știință îl folosesc pentru a simula misiuni în afara lumii. Ea a zburat de-a lungul terenului accidentat și îndepărtat al insulei canadiene de pe un ATV, marcând împreună echipaje repetate pentru o expediție cu două vehicule. Mediile au fost fascinante - vaste și monocromatice, cu câteva flori minuscule și o singură bunică. "Eram ca" Yeehaw! ", Spune Roach. "A fost distractiv să fiți instruiți în jurul unui ATV în acest peisaj și să vă gândiți" aș putea să fiu pe lună ". Era un fel de încântător și distractiv și foarte frumos. "Simultan familiar și atrăgătoare, minunat, confortabil de ciudat.