Alexandra Navrotsky procura descobrir a química em outros planetas

Alexandra Navrotsky sabe muito sobre as pequenas coisas. Ela é líder no campo da nanogeociência, que se concentra em como as nanopartículas levam à formação mineral em sistemas geológicos. Em mais de meio século de pesquisa, ela fez grandes contribuições na mineralogia do manto, na geofísica da terra profunda e na termodinâmica por trás da formação mineral. Ela até emprestou seu nome a um Recentemente descoberto mineral—Navrotskyite (J. Geosci. 2023, doi: 10.3190/jgeosci.378).

Agora, Navrotsky lidera o Centro de Materiais do Navrotsky Eyring para materiais do universo da Arizona State College. O centro representa uma iniciativa multidisciplinar exclusiva, com o objetivo de entender melhor quais materiais compõem outros planetas, como os planetas se formaram e como eles evoluem com o tempo. A Navrotsky também está explorando como os materiais se formam nos tipos de condições extremas encontradas no universo, usando as novas instalações da ASU para pesquisa de materiais de alta pressão e alta temperatura.

Rachel Brasil conversou com Navrotsky sobre a importância de olhar para os planetas na nanoescala, o que já sabemos sobre os muitos materiais do universo e o que ela ainda espera descobrir. Esta entrevista foi editada por comprimento e clareza.

O que é nanogeociência e por que é importante para entender a química de outros planetas?

Se você pensar em quantos átomos compõem um nanômetro, são cerca de quatro ou cinco seguidas. Portanto, a nanogeociência se concentra no comportamento dos átomos nessa escala.

Do ponto de vista geológico e essencialmente planetário, muito, se não quase todos, da reatividade que ocorre no universo com o envolvimento de pequenas partículas. Partículas grandes, grandes cristais únicos são realmente quimicamente bastante reativos e, uma vez reativos, eles corroem, formam pequenas partículas and many others. Portanto, a maioria das reações – se estamos falando sobre nosso sistema photo voltaic, se estamos falando de exoplanetas – a maioria dessas reações envolvem pequenas partículas.

Agora, o que é interessante é que as pequenas partículas têm propriedades muito diferentes de partículas grandes. Eles serão diferentes em sua reatividade química; Eles serão diferentes em suas propriedades termodinâmicas; Eles serão diferentes na maneira como absorvem impurezas e como catalisam as reações químicas.

O que sabemos sobre materiais em outros planetas?

Um tem uma imagem geral das composições prováveis ​​(de elementos em outros planetas), mas se alguém olha para a variedade de exoplanetas, ou até analisa Marte ou Júpiter, sabe muito menos sobre a química elementary. Conhecemos a gama de pressões porque elas são limitadas pelo tamanho dos planetas e fazemos palpites educados sobre as temperaturas.

(Nós temos) um pouco de Informações agora do (Marte) Rovers E, claro, as várias sondas planetárias. Mas essas informações devem ser reunidas com o que é a química provável e quais são as reações ou poderia ser. No momento, temos mais idéias do que fatos.

Você é o diretor do Materiais do Centro do Universo na Universidade Estadual do Arizona. Qual é o objetivo desse centro e o que você espera alcançar?

(Nós) estamos abordando a questão elementary de: como as propriedades intrínsecas dos materiais determinam a evolução dos planetas, as propriedades dos planetas, as propriedades dos recursos?

Vênus, Terra e Marte: eles são semelhantes em tamanho; Eles são semelhantes ao conter muitos minerais de silicato. Mas eles são muito diferentes na maneira como esses minerais reagem; Eles são muito diferentes em quais são suas superfícies; Eles são muito diferentes em quanta água e oxigênio eles contêm; Portanto, eles são muito diferentes na maneira como suas propriedades são influenciadas por nanopartículas.

O fascinante é tentar reunir o que observamos em termos de atmosferas planetárias e muitas coisas que achamos que entendemos sobre como os planetas se formaram, e depois olhar para isso em uma escala nanoscópica para entender a química actual do que aconteceu e o que continuará. E isso nos leva à evolução, porque se você pensa na maneira como os planetas mudaram desde a formação deles, desde a formação da Terra e, desde a eventual evolução que levou à vida, tudo isso é química.

Estamos (também) interessados ​​em extrair recursos da Terra e, eventualmente, de outros lugares no espaço, talvez até trazendo um asteróide para a Terra para seu teor de metallic. Talvez haja planetas por aí que sejam feitos inteiramente de metais; Talvez haja planetas por aí que sejam feitos inteiramente de sulfetos.

A ASU recebeu recentemente uma concessão de US $ 14,7 milhões na Nationwide Science Basis para estabelecer uma instalação para pesquisa de materiais de alta e alta temperatura. O que o estudo de materiais nessas condições pode nos dizer?

A maior questão sem resposta é por que os materiais comprimem e mudam suas estruturas da maneira que fazem. O que isso está dizendo sobre como os átomos interagem? Essa é a questão elementary da física e química.

Os materiais fundamentais e a questão geológica é: como essas reações determinam quais materiais se formam? E, finalmente, você pode aproveitar essa riqueza de pressão e temperatura para criar novos materiais? Por exemplo, houve algumas indicações de que Altas pressões podem fazer alguns novos materiais de supercondutor interessantes (Proc. Natl. Acad. Sci. 2024, doi: 10.1073/pnas.2321540121).

A alta pressão começou, é claro, porque se queria fazer diamantes. Bem, agora um faz diamantes por todos os tipos de outros métodosnão apenas por alta pressão.

Da mesma forma, se encontrarmos alguns materiais com alta pressão que realmente tenham propriedades interessantes, o próximo passo sempre será encontrar maneiras mais fáceis, mais econômicas e mais escaláveis ​​de fazê -las. Mas primeiro você deve descobrir novos materiais a alta pressão e temperatura.

O mineral Navrotskyite foi descoberto recentemente em Utah. Como foi nomeado em homenagem a você?

Um mineral é tipicamente nomeado em homenagem a alguém que fez algo significativo, talvez relacionado a esse mineral. A segunda parte é que você precisa ter alguém que identificou e caracterizou um mineral e deseja nomear isso depois de você. É uma longa proposição através da Associação Mineralógica Internacional.

(Foi uma surpresa absoluta para mim. Você não passa pela vida pensando que receberá um mineral com o nome de você. Você passa pela vida fazendo a ciência que acha fascinante, pelo qual pode obter financiamento. Estou tão surpreso quanto qualquer um que minha carreira me levou até onde foi.

Rachel Brasil é um escritor freelancer com sede em Londres. Uma versão desta história apareceu pela primeira vez na ACS Central Science: Cenm.ag/navrotsky.