Struktur von MgSO4 Hydraten auf dem Mars und Eismonden

Magnesiumsulfathydrate sind Minerale, die auf der Erde sowie auf dem Mars und auf Monden und Himmelskörpern im äußeren Sonnensystem große Salzablagerungen bilden. Dort beeinflussen sie grundlegende geologische Prozesse, etwa den Wasserkreislauf des Mars oder tektonische Plattenbewegung auf Himmelskörpern wie Jupiters Mond Europa, der als einer der vielversprechendsten Kandidaten für die Suche nach außerirdischem Leben gilt. Trotz jahrzehntelanger Forschung ist jedoch noch wenig darüber bekannt, wie diese Mineralsalze auf atomarer Ebene aufgebaut sind, wie stabil sie unter extremen Bedingungen sind und welche Eigenschaften sie unter den Temperaturen und Drücken zeigen, die im Inneren solcher Himmelskörper herrschen. Ein Grund dafür ist, dass sich viele dieser Minerale unter veränderten Umweltbedingungen verändern oder zerfallen, wodurch herkömmliche Untersuchungsmethoden an ihre Grenzen stoßen. Durch neue Entwicklungen im Bereich des maschinellen Lernens eröffnen sich nun jedoch ganz neue Möglichkeiten. Mit KI-gestützten Methoden, die an der University of Cambridge entwickelt wurden, lassen sich der Aufbau und die Eigenschaften dieser Mineralgruppen auch unter außerirdischen Extrembedingungen präzise vorhersagen. Im Rahmen meines Forschungsaufenthalts an der University of Cambridge entwickle ich Ansätze, um diese theoretischen Vorhersagen direkt mit experimentellen Daten abzugleichen. Dadurch kann ich sowohl Messdaten des Curiosity-Rovers, an denen ich während meiner Postdoc-Zeit bei der NASA gearbeitet habe, als auch experimentelle Daten von Magnesiumsulfathydraten unter simulierten Europa-bedingungen neu interpretieren. Die Neuinterpretation dieser Daten mithilfe eines innovativen, KI-gestützten Ansatzes kann entscheidend dazu beitragen, bestehende Wissenslücken zu schließen und unser Verständnis sowohl des Inneren der Eismonde als auch des Wasserzyklus auf dem Mars wesentlich zu erweitern. Des Weiteren werden diese Methoden während meiner Rückkehrphase am Institut für Mineralogie und Petrographie der Universität Innsbruck weiter verfeinert und angewendet. Das Institut verfügt über eine hervorragende Laborausstattung zur Simulation extremer Druck- und Temperaturbedingungen, wie sie sowohl an der Oberfläche als auch im Inneren von Planeten und Monden auftreten, wodurch sich ein großes Potenzial für den Einsatz, der in diesem Projekt entwickelten, KI-gestützter Methoden ergibt. Auf diese Weise leistet dieses Schrödinger- Projekt einen wichtigen Beitrag zum Wissenstransfer nach Österreich.