ノースカロライナ州立大学の海洋、地球、大気科学科の助教授である Paul Byrne 博士の My Science Life 特集へようこそ。
私は惑星地質学者であり、主な専門分野は、宇宙船とフィールド データを使用して、地球や他の惑星の構造と火山のプロセスを理解することにあります。
アイルランド出身で、2011 年に NASA の水星探査ミッション「メッセンジャー」のポスドク研究員として米国に移りました。ワシントン D.C. 北西部にあるカーネギー研究所地球磁気学科に拠点を置き、他の惑星地質学者と協力して、史上初の水星を周回したメッセンジャー宇宙船から返された画像を解釈しました。 2014 年にテキサス州ヒューストンにある月惑星研究所に移り、土星へのカッシーニ ミッションの宇宙船データを扱いました。そして 2015 年 8 月には、ノースカロライナ州立大学の教職員として働き始め、そこで惑星科学、構造地質学、およびいくつかのフィールド ベースのコースの構成要素を教えています。
惑星科学の分野は比較的歴史が浅いですが、急速に成長しており、地質学、物理学、化学、さらには生物学までを網羅しています。これらはすべて、惑星体全体と、それらがホストする無数のプロセス、地形、および現象を理解するために必要なすべての科目です。惑星地質学者として、水星、金星、火星などの岩石世界から巨大惑星の多様で魅力的な氷の衛星まで、太陽系の多数の天体の地形と内部プロセスを研究しています。私の研究の多くは、「比較惑星学」と呼ばれるアプローチを介して、惑星体を地球と、および他の惑星体と直接比較することも特徴としています。このアプローチにより、ある特定の世界について知っていることを活用し、その理解を私たち自身を含む他の多くの人に広げることができます。また、他の恒星を周回する太陽系外惑星について考える機会も増えています。これは間違いなく惑星科学の分野の最も新しい側面の 1 つですが、星系とその惑星が一般的にどのように形成されるかを制御する基本的なプロセスを垣間見ることができるため、最もエキサイティングな側面の 1 つでもあります。
毎日の仕事はどのようなものですか?
私の仕事は、研究と教育という 2 つのほぼ等しい部分にきちんと分かれています。典型的な一日の間に、私は約1時間ほど教えます。このアクティビティは、ここ NCSU の教室の 1 つで行われ、通常は講義スライド、ビデオ、およびクラス内ディスカッションの組み合わせが含まれます。約 30 人の学生が私の構造地質学とテクトニクスを受講しています クラス; Planetary Surfaces, Atmospheres, and Oceans には 20 人の学生が在籍しています 今学期のコース。私の残りの時間のほとんどは研究に費やされていますが、その説明でさえ、通常の日でさえもたらすことができる範囲を捉えていません.たとえば、研究科学者は自分の分野の最新の動向に遅れないようにしなければならないため、ほとんどの場合、新しく出版された科学文献を読むことに時間を費やしています。
また、科学者は通常、研究を支援するために資金提供機関 (大学院生への支払いを含む) に研究提案を準備します。そのため、資金提供の締め切りが近づいている場合、私は少なくとも 1 時間から 2 日を提案書の作成に費やします。学術論文を書くことも仕事の重要な部分であるため、資金提供の提案が期限切れでない場合は、科学論文の少なくとも 1 つまたは 2 つのセクションを書くようにしています。重要なことに、大学院生と学部生は科学部門の生命線であり、彼らの指導は教員の仕事の重要な部分です。私の研究室は 4 人の大学院生と (現在) 10 人の学部生で構成されているため、毎日少なくとも少しの時間を学生と話したり作業したりしています。これらのディスカッションは、私の仕事の最も優れた部分の 1 つであり、クラスの学部生との日々のやり取りを補完してくれます。 (また、私は自分の時間の約 10% を「奉仕」と呼ばれるものに費やしています。これには、学部や大学の委員会に出席することから、他の科学者の論文や提案を検討すること、科学会議の開催を支援することまで、幅広い活動が含まれます。仕事のこの側面が好きな科学者もいれば、嫌いな科学者もいます。日によって、私はその中間に位置します。)
以上のことをすべて言いましたが、実際の調査に費やされる時間はそれほど多くないことに気付くかもしれません。考えてみると本当に驚くべきことです。研究結果を考えて書き上げるのに、実際にそれらの結果を自分で作成するのにどれだけの時間がかかるかということです。行っている仕事の種類にもよりますが、専用の調査を行うまでに数週間かかることがありますが、たとえばフィールドワークを行っているときは、まったく新しいデータを取得する以外にほとんど何もしません。しかし、典型的な日には、実際に新しいことを見つけるために約 1 時間費やすようにしています。私の場合は、他の惑星の宇宙船の画像を分析したり、コンピューター モデルや実験室での実験を実行したり、フィールド測定を確認したりします.
あなたの研究について教えてください
私は主に、惑星がそのように見える理由に興味があります。そのために、私は宇宙船の画像 (およびその他の種類のリモート センシング データ) を使用して、惑星にその外観を与える原因となる地質学的プロセスを測定し、理解しています。惑星を形作ることができる最も重要な地質学的プロセスの 2 つは、テクトニズムと火山活動です。 1 つ目は、ストレスによって惑星体の脆い外殻が壊れるというもので、これはその外殻が岩石でできているか氷でできているかに関係なく当てはまります。火山活動は、本質的に、導管に沿った溶融物質の輸送を介して、惑星体の内部から外部への熱の移動です。そのため、地殻変動によって外殻が変形し、裂け目、裂け目、さらには大きな山脈が形成されるのに対し、火山活動は溶岩、火山、爆発孔の広大な平野を形成します。私が宇宙船のデータを使って行うことの多くは、地理情報システム (GIS) と呼ばれるもので地形やその他の表面特性をマッピングすることを含みます。GIS は、さまざまな種類の学術研究や産業研究で広く使用されている一連のコンピューター ベースのツールです。
また、脆弱な材料が応力に反応してどのように変形するかを示すコンピューター モデルを使用して、他の惑星で大規模な構造地形を生成するために必要な力を解明しています。これらのモデルは、過去に何が起こったかを知る上で重要であり、将来どのような地形が形成されるかを予測するのに役立ちます。私はこの数値作業を実験室での物理実験と結び付けます。コンピューター モデルでは簡単に再現できない岩や氷の表面の変形をシミュレートするために、砂の箱を数学的スケーリング関係と共に使用します。数値的および物理的な実験データを組み合わせることは、特定の惑星表面がさらされた応力を理解するための強力なツールです。これは、内部の構成と、これらの表面を形成するために働いていたに違いないプロセスについて多くを教えてくれます。最初の場所—少なくとも今のところ、他のほとんどの惑星体について知る方法は他にありません.
最後に、他の惑星や月の地形や景観に類似していると見なす、米国内および海外のいくつかのサイトでフィールドワークを行っています。これまでのフィールドワークは、主にコンパスクリノメーター、ノートブック、ハンドレンズを使用して露頭で詳細な測定を行うことで構成され、利用可能な場合は航空写真や衛星データからコンテキストが提供されていました。現在、私たちはこれらと同じツールを使用していますが、ドローンで取得した高解像度の 2 次元および 3 次元の画像と地形データを使用してそれらを強化することができます。また、Google Earth などのオンライン ツールは、非常に小さな縮尺 (つまり、巨大な領域) と大縮尺の観測 (つまり、単一のマッピング エリア、場所、または露頭で撮影されたもの) を関連付ける大きな前進を表しています。
あなたの分野における最大の課題は何ですか?
当たり前のことのように思えるかもしれませんが、私がしていることの最大の課題は、勉強している場所に行けないことです!私たちは月に人を送り、太陽系のすべての主要な天体にロボット宇宙船を送り、いくつかの場所からサンプルを採取しましたが、惑星科学では、依然として望遠鏡と軌道のイメージングに圧倒的に依存しています.これが、比較惑星学が非常に強力なツールである理由です。私たちは、ある天体について持っている限られた洞察を利用して、その地形、バルク特性、および物理的特性を、よく特徴付けられた別の世界と比較し、それらの両方をよりよく理解することができます。 .しかし、天王星や海王星の衛星など、データがほとんどない場所を詳細に研究することは依然として困難であり、たとえば、火星を訪れたすべてのミッションがあっても、まだ表面をなぞっただけです (比喩的に言えば、
もっと平凡なことに、本格的な研究グループに必要な資金を得るのは難しい作業です。米国では毎日多くの科学者が働いており、それは国にとって非常に良いことですが、連邦、州、および民間の資金源からそれらすべてをサポートするのに十分な資金がほとんどありません.研究室の建設と維持、大学院生やポスドク研究者への支払い、フィールドワーク、コラボレーション、科学会議のための旅費に必要な資金を確保するための継続的な取り組みです。これはやりがいのあることですが、多くの惑星科学者はお金を探すよりもはるかに多くの時間を費やしています。
私の分野におけるもう 1 つの課題は、決して惑星科学に限定されるものではありませんが、女性の学生、ポスドク研究者、専門の科学者が、男性の学生と同じように参加し、成長し、輝く機会を確実に与えられるようにすることです。歴史的に、惑星科学の分野は年配の男性、白人の科学者によって支配されてきました。たとえば、性別や民族の多様性はほとんどありません。状況は改善しつつありますが、現在のところ女性の割合は 50% を大幅に下回っているため、ゆっくりとしか進んでいません。私は、男女両方の学生や若い同僚を指導する義務を非常に真剣に受け止めており、多様性、機会均等、少数派グループの科学者への支援を提唱するために最善を尽くしています.
あなたの分野でキャリアを積もうとしている人たちに何かアドバイスはありますか?
何よりもまず、将来の科学者には、自分が本当に興味を持っているトピックを選択することをお勧めします。これは、実験の失敗や助成金の提案の却下などの挫折に直面した場合でも、モチベーションを高めることができます。 「好きなことをやりなさい」と言うのは少し陳腐ですが、それは誰にとっても可能ではありませんが、少なくとも本当に 好き であれば あなたが何をするかによって、この職業の困難な側面がより耐えられるものになります.
関連する注意事項として、惑星を研究するかどうかに関係なく、科学者にとって忍耐力は非常に重要です。ほとんどの論文は、出版のために受理される前にかなりの修正が必要です。ほとんどの助成金申請は、最初は却下されます。ほとんどの大学院、ポスドク、および教員の求人応募はどこにも行きません。しかし、持続的な努力により、その論文は 受け入れられた;その付与は 資金があり、その仕事はする 来てください。時間、忍耐、そして練習が必要ですが、これらはどの分野のどの科学者にも役立つスキルです。
より具体的には、惑星科学者になりたい場合は、できるだけ早い段階で惑星をテーマにした研究に参加する機会を探してください。 NASA は、他のいくつかの惑星研究機関と同様に、毎年、特に夏にさまざまなインターン プログラムを実施しています。惑星科学者があなたの学校、大学、または近所を訪れたら、彼らの特定の道、彼らがあなたに何を勧めているか、教育や研究の機会のために誰に手を差し伸べることができるかについて話してください.学校や大学でできるだけ多くの数学と科学に基づくコースを受講し、惑星科学を構成する広くエキサイティングなトピックの発展と発見を最新の状態に保ちましょう。恐れずに、全国の研究センターや大学の科学者に電子メールを送信して、アドバイスを求め、興味があることを伝えてください。クラスやラボにあなたを参加させることはできないかもしれませんが、できる人を知っているかもしれません。そして何よりも、授業や研究であまり成果が上がらないときでも、楽観的で、前向きで、やる気を維持してください。あらゆる分野での成功は、少なからず根性にかかっています (多少の運も含まれます)。これは、惑星科学だけでなく、あらゆる分野にも当てはまります。パーティーで素晴らしいセリフがいくつかあります!
「My Science Life」プロジェクトは、科学者に発言権を与え、何万人もの人々とつながることを可能にするという Science Trends の使命の中核をなすものです。あなたのような人々が自分の「ストーリー」を共有し、そうすることで科学をより親しみやすく個人的なものにする機会です。
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