Sarah Stewart, en planetforskare vid University of California, Davis, använder instrument som kan skapa kraftfulla chockvågor för att studera hur planeter bildas.
(Bild: © Copyright John D. och Catherine T. MacArthur Foundation - används med tillstånd)
Det är inte varje dag du träffar ett bona fide geni - mycket mindre blir en.
Men det var exakt vad som hände med Sarah Stewart, en planetforskare vid University of California, Davis, när hon blev en av MacArthur-stiftelsens 25 stipendiater för 2018 och vann fem års finansiering på totalt 625 000 dollar för att användas men hon väljer. Stipendiet har ökat kallats "genialbidraget", även om stiftelsen i sig inte använder termen.
"Jag satt där jag nu sitter vid mitt skrivbord och brukar göra en uppringning-ID-screening, men det var ett Chicago-nummer och jag tänkte: 'Åh, Chicago, det är kul, så jag tar upp telefonen , "Sa Stewart till Space.com. [Hur månen bildades: 5 Wild Lunar Theories]
Efter att trioen i andra änden identifierade sig med MacArthur Foundation, "Jag hörde bara ingenting som kom nästa, eftersom jag gissade att de talade om den här saken och det var en fullständig överraskning för mig, så jag gick i chock , fortsatte hon. (De sa till henne att de är vana vid det.)
Stewarts pris erkänner hennes omfattande forskning som planetforskare, som hon sa var inspirerad av att läsa science fiction-romaner och titta på "Star Trek" med sin far. På college tog hon examen i astrofysik och bestämde sig för att fokusera på planetbildning.
Men snarare än att välja ett speciellt problem att ta itu, slutade hon för en teknik - chockkomprimeringsexperiment, som använder en stor luftkanon för att härma förhållanden under jättekollisioner i rymden. "Jag är en av dessa forskare som vandrar runt solsystemet," sade Stewart. "Ingen växer upp och tänker att de kommer att driva kanoner för att leva, så det här är en smula, eller hur?"
Stewart har tillgång till två vapen, som mäter 40 mm och 25 mm, på sin egen institution, och hon har utarbetat sätt att komma åt ännu högre drivna anläggningar vid Lawrence Livermore och Sandia National Laboratories (Båda anläggningarna drivs av det amerikanska energidepartementet .) Dessa maskiner är tillräckligt kraftfulla för att utsätta mineralprover för otroligt våldsamma tryck - förhållanden lika extrema som i hjärtat av Jupiter - tillräckligt länge för att forskare ska kunna mäta vad som händer inuti.
Chockkomprimeringsexperiment fungerar som en slags tidsmaskin och bär Stewart och hennes kollegor tillbaka för att titta på dessa tidiga solsystemhändelser direkt från labbets bekvämlighet. Hennes mest kända forskning fokuserar på vad som hände under bildandet av vår måne.
Experimenten är bara lite mindre stressande än den ursprungliga påverkan kan ha varit, sade hon. "Avfyra av vapnet är högt drama," sade Stewart. "Det är mycket planering och förberedelse för en blinkning av skräck." Men när den blinkningen går smidigt kan experimenten producera några djupt spännande data - som de resultat som ledde Stewart och hennes kollegor att granska forskarnas ledande idé om hur månen bildades.
Den nuvarande ledande utmanaren för att förklara månen antyder att den bröt av när en kropp i Mars-storlek kolliderade med den tidiga jorden. Men den förklaringen har ett allvarligt hål i den: Jorden och månen är kemiskt nästan identiska, vilket inte kan redovisas av påverkan om inte två sammanfallande likadana kroppar kolliderar. [Månen: 10 överraskande månfakta]
"Allt som alla antar om detta steg är fel," sa Stewart att hon och hennes då forskarstuderande Simon Lock insåg när de tittade på de första experimentresultaten.
Stewarts kollisionsresultat pekar på en förklaring som snyggt undviker problemet: den jättepåverkan fick inte månen att bryta av. Istället förorsakade det båda föremålen att förångas och virvla in i ett flyktigt men jättebra munformat fenomen som teamet kallade en synestia. Jorden och månen bosatte sig var och en ur denna teoretiserade men aldrig sett kropp, identiska kompositioner intakta.
"Det vi insåg var att jorden egentligen inte såg ut som en planet längre," sade Stewart. "När vi först såg detta och insåg att det förändrade hur månen skulle bildas, kallade vi det för disken som inte skulle falla ner."
Det tog fyra år för forskarteamet att utforma resultaten till ett papper som de kände sig bekväma att publicera. Forskare fortfarande hashas ut play-by-play som slutade med Jorden och månen, och Stewart har inte för avsikt att överge den konversationen trots hennes senaste fall.
"Jag älskar mitt dagjobb, jag kommer inte att sluta mitt dagjobb," sade Stewart. Förutom att knäcka månens hemligheter, har hon också andra frågor som hon vill ta itu med, som att studera delar av jordens mantel som kan vara oförändrad från innan den jättepåverkan. Hon jämförde processen med att göra en marmorkaka och lämnade virvlar runt det ursprungliga receptet som fortfarande kan studeras.
Men hon sa att stipendiatutmärkelsen kommer att ge henne mer flexibilitet att vara kreativ, inom sin forskning och därefter. "Löfte är bara att göra det nytt och spännande och det är det," sade Stewart. "Det är den strängen jag sätter på den."
