lauantai 25. lokakuuta 2014

Ensimmäisiä tuloksia komeetan ohituksesta

Nasan MRO-luotaimen ottamat kuvat
komeetata C/2013 A1 (Siding Spring).
Ydin on merkittävästi pienempi kuin
ennakkoon arvioitiin. Kuva Nasa.
Nasa ja Esa ovat alkaneet vastaanottaa ensimmäisiä kuvia ja mittausdataa komeetta C/2013 A1 (Siding Spring) Marsin ohituksesta. Toistaiseksi merkittävin tulos on ollut se, että kiinteä komeettaydin on pienempi kuin mitä odotettiin. Ytimen halkaisija on vain noin 0,5 km kun aikaisemmin sen arveltiin olevan noin 1 km tai jopa hieman enemmän.

Toinen merkittävä ”tulos” on se, että yksikään Marsin kiertoradalla ollut luotain ei saanut osumia komeetasta irronneesta kappaleista. Nasa järjesteli luotaimiensa ratoja jo puoli vuotta sitten niin, että ne olivat kaikkein vaarattomimmalla alueella suurimman törmäysriskin aikaan. Euroopan avaruusjärjestö ESA ei tehnyt tätäkään ja aivan viime hetkellä se päätti olla kääntämättä luotainta siten, että sen suuri lautasantenni olisi suojannut itse luotainta.

MAVEN-luotaimen ottama kuva komeetan vetypilvestä.
Kuva Nasa.
ESAn päätös olla tekemättä mitään saattaa tuntua hieman ihmeelliseltä mutta täytyy muistaa, että Mars Express on ollut Marsin kiertoradalla jo yksitoista vuotta ja sen ohjailuun tarvittava polttoaine alkaa olla vähissä ja näin myös luotaimen käyttöikä alkaa olla lopullaan. Jos vaurioita olisi tullut, se ei olisi ollut mikään tieteellinen menetys, mutta tarpeeton polttoaineen kulutus sen sijaan olisi lyhentänyt jäljellä olevaa tutkimukseen käytettävää aikaa merkittävästi. Näin ollen riski vaurioitumisesta voitiin ottaa.

Nasan Opportunity marskulkija onnistui kuvaamaan ohittavaa komeettaa kameroillaan. Komeetta ei ollut aivan niin kirkas kuin ennakointiin, mutta kyllä se valokuvissa näkyy. Ehkä merkittävimmän havainnon luotain joukosta teki Nasan uusin MAVEN-luotain, joka valokuvasi komeetan koman vetypilven. Toistaiseksi siitä tehdyt mittaukset ovat juuri saatu radioitua Maahan ja datan analyysi ottaa oman aikansa. Työtä hieman hidastaa se, että Auringosta lähtöisin ollut CME-pilvi lisäsi vetypitoisuutta Marsin radan tuntumassa samanaikaisesti kun komeetta teki ohitustaan.

Yhteenveto komeetan havainnoitiin käytettävissä olleista luotaimista
ja niiden havaintoinstrumenteista. Kuva Nasa.

perjantai 24. lokakuuta 2014

Komeetan ohitus Hubblen kuvissa

Komeetta Siding Spring Hubblen
kuvaamana.
Kuva NASA, ESA, PSI, JHU/APL, STScI/AURA
Nasa on julkaissut kuvan komeetta 2013 A1 Siding Spring Marsin ohituksesta. Kuva on komposiittikuva, johon on yhdistetty kolme eri kohdetta: Mars, komeetta ja taustataivas. Näistä taustataivas on synteettinen.

Komeetta Siding Spring ohitti Marsin viime sunnuntai-iltana (19.10.2014) kello 21.28 Suomen aikaa. Tällöin Marsin ja komeettaytimen välinen etäisyys oli ainoastaan 135 900 km, eli suunnilleen kolmas osa Maan ja Kuun välisestä etäisyydestä. Pienimmillään Marsin ja komeetta ytimen (joka ei näy kuvissa)etäisyys Maasta katsottuna oli vain 1,5 kaariminuuttia. Kuvassa komeetta ja Mars ovat tällä etäisyydellä toisistaan.

Oheinen kuva on siis kolmesta kuvasta koottu, sillä teknisesti tällaisen kuvan ottaminen olisi ollut mahdotonta. Kuvassa näkyvä komeetta valokuvattiin Hubblella 18. ja 19. päivinä ja Mars on kuvattu 18. päivänä. Tausta tähtitaivas on valmistettu Palomar Digital Sky Survey:n projektin tähtikuvista ja se on skaalattu Hubblen kuvakentän mukaiseksi.

Marsin ja komeetan välinen kirkkausero oli suuri, joten jos Mars olisi valotettu oikein, komeettaa tuskin olisi kuvassa näkynyt ja jos komeetta olisi valottunut oikein, Mars olisi hurjasti ylivalottunut. Lisäksi komeetta liikkui suhteessa Marsiin, joten jompikumpi kohde olisi tullut liike-epäteräväksi.

Kuvien yhdisteleminen ei ole mitenkään väärin tai vääristelyä, etenkin silloin, kun yhteen kuuluvista kohteista toinen tai jotkut kohteet ovat selkeästi himmeämpiä kuin toiset. Itsekin olen ko. menetelmää käyttänyt esimerkiksi tässäkin blogissa julkaisemissani aurinkokuvissa, joissa Auringon reunalla näkyvät prominenssit ovat kirkkaudeltaan vain noin tuhannesosa siitä kirkkaudesta millä Auringon fotosfääri näkyy.


perjantai 10. lokakuuta 2014

Tutkijat valmistautuvat komeetan Marsin ohitukseen

Havainnekuva komeetan tekemästä Marsin ohituksesta.
Kuva Nasa.
Lokakuun 19. päivän iltana (Suomen aikaa) komeetta C 2013 A1 (Siging Spring) ohittaa Marsin vain 139 500 km etäisyydeltä. Ohitusetäisyys vastaa suunnilleen kolmasosaa Maan ja Kuun välisestä keskietäisyydestä. Marsin ja komeettaytimen välinen etäisyys on lyhin kello 21.27 Suomen aikaa ja kohtaamisnopeus on 56 km/s.

Komeetan C 2013 A1 löysi Rob McNaugth tammikuun 3. päivänä 2013 Sidin Spring’in observatoriossa Australiassa. Arkistoista löytyneiden lokakuun 4. 2012 otettujen ja uudempien havaintojen avulla komeetan rata pystyttiin nopeasti määrittämään, jolloin kävi ilmi, että se tulee ohittamaan Marsin hyvin läheltä lokakuussa 2014. Alkuun pidettiin mahdollisena, että komeetta olisi voinut jopa törmätä Marsiin, tosin tämä vaihtoehto saatiin suljettua pois suhteellisen nopeasti.

Komeetta on aikaisemmin tuntematon ja se on ensimmäistä kertaa aurinkokuntamme sisäosassa. Tästä syystä tutkijat ovat hyvin kiinnostuneita komeetan rakenteesta ja sen sisältämistä kaasuista. Lähiohitus Marsin kanssa tarjoaa myös mahdollisuuden tehdä havaintoja hyvin läheltä itse komeettaa, sillä Marsin kiertoradalla on viisi ja pinnalla kaksi havaintoihin kykenevää tutkimusluotainta.

Kaksi uusinta luotainta ovat Nasan Maven ja Intian Mars-luotain. Jo vuosia Marsin kiertoradalla olleet luotaimet ovat Mars Odyssey Orbiter ja Mars Reconnaissance Orbiter. Euroopan avaruusjärjestön Mars Express on myös edelleen toimintakuntoinen. Marsin pinnalla havaintoja tekevät marskulkijat Opportunity ja Curiosity. Opportunityn mahdollisuudet havaintoihin ovat hieman rajoittuneet lähinnä käytettävissä olevan sähköenergian riittävyydestä johtuen. Sehän saa käyttöenergiansa sähköä tuottavista aurinkopaneeleista ja niiden pölyisyydestä riippuu kuinka paljon sähköä luotaimella on akuissaan yöaikaan.

Kuva Nasa.
Vaikka itse komeettaydin ei törmääkään Marsiin, niin sitä ympäröivä koma ja ennen kaikkea pöly- ja kaasupyrstöt tulevat kohtaamaan Marsin harvan ilmakehän.  Vaikka Marsin ilmakehän on hyvin ohut, niin jos siihen syöksyy suurehkoja kappaleita, ne aiheuttavat meteori-ilmiöitä. Tutkijoita kuitenkin kiinnostaa enemmän mitä hienojakoinen pöly saa aikaan Marsin ilmakehälle, vai saako aikaan mitään havaittavaa. Erityisesti Nasan Maven-luotaimen mittauksista ovat ratkaisevassa asemassa..

Pölypyrstössä olevat kappaleet ovat merkittävä uhka Marsin kiertoradoilla oleville luotaimille. Niinpä niiden rataa on muutettu siten, että ne ovat suojassa pahimman pölymyrskyn aikana. Suurin vaurioitumisriski alkaa noin 90 minuuttia lähimmän ohituksen jälkeen ja vaaraa riittää parinkymmenen minuutin ajan. Törmäysriski on kuitenkin hyvin minimaalinen, sillä luotaimet ovat suurimman riskin aikana aivan pölypyrstön reunan tuntumassa, jossa uhkaavia kappaleita on vain vähän.

Komeetan ja Marsin välistä kohtaamista ei havainnoida yksistään Mars-luotaimilla, vaan myös maapallolla ja etenkin Maan kiertoradalla olevat observatoriot (8 kpl) Hubblesta alkaen ovat varattu havaitsemaan Marsissa tapahtuvia ilmiöitä. Sen lisäksi tietysti maanpinnalla olevat observatoriot tekevät havaintoja.

Marsin näkyminen Suomessa

Kaavio komeetan radasta ohityúksen
aikana. Kuva NAsa.
Komeetan ohituksen aikaan Mars ja komeetta C/2013 A1 eivät ole näkyvissä Suomen horisontin yläpuolella. Tampereella Mars laskee horisonttiin kello 19.25. Komeetta lähestyy Marsia eteläiseltä tähtitaivaalta, joten sitäkään ei pystyä ennen ohitusta havaitsemaan. Ohituksen jälkeenkin komeetan havaitseminen voi olla todella vaikeaa tai uskaltaisinpa väittää se olevan mahdotonta, sillä komeetta ei ole mitenkään erityisen kirkas. Ohituksen aikaan sen kirkkaus on parhaimmillaankin vain 8m ja ohituksen jälkeen se himmenee. Iltataivas on kuitenkin hyvin vaalea, joten läheltä horisonttia näin himmeitä kohteita ei pysty näkemään. Ohituksen jälkeen komeetan elongaatio pienenee ja konjunktiossa se on 17.12., jolloin kulmaetäisyys Aurinkoon on vain noin 11 astetta.





lauantai 4. lokakuuta 2014

Kuun Oceanus Procellarum -alueen syntytapa uusiksi

Kuun näkyvässä valossa (vsemmalla), Kuun pinnan korkeudet
(keskellä, sininen alankoa, punainen ylänköä ja vuoria) sekä
GRAIL-luotainten gravitaatiomittauksiin perustuva
gravitaatiogradienttikartta (sininen basalttia).
Kuva NASA/GSFC/JPL/Colorado School of Mines/MIT.
Nasan tutkijat ovat analysoineet parisen vuotta sitten toimintansa päättäneiden GRAIL-luotainten [1] tekemiä gravitaatiomittauksia. Niiden mukaan Kuun pinnalla on laaja kuusikulmio, joka on peittynyt mare-alueiden metallipitoisella basaltilla. Muodostuma haastaa nykyisen käsityksen siitä, että Oceanus Procellarum (Myrskyjen valtameri) olisi muodostunut ison asteroidin törmäyksessä.

 Nykyisin Oceanus Procellarum on kooltaan noin 721×485 km kokoinen tumma mare-alue, joka on hyvin tasainen. Suurimmat korkeuserot ovat vain 80 m luokkaa.  Alue on myös kemialtaan muista Kuun mare-alueista hieman poikkeava. Vallitsevan käsityksen mukaan alue olisi syntynyt, kuten muutkin mare-alueet, asteroidin iskeytymisessä syntyneen kraatterin täyttyessä tummalla, metallipitoisella basaltilla. Alueen epätavallinen tasaisuus tukee tätä näkemystä.

GRAIL-luotainten tekemien korkeusmittausten perusteella tutkijat ovat todenneet tasaisen alueen olevan Oceanus Procellarumia laajempi, halkaisijaltaan jopa 2600 km. Gravitaatiomittausten perusteella tätä tasaista aluetta ympäröi basaltin täyttämien laaksojen kehä, joka näyttäisi muodostavan lähes neliön. Tarkkaan katsottuna kehä kuitenkin on muodoltaan kuusikulmio, joka on vääristynyt Kuun pallonmuotoisuuden vuoksi. Kuusikulmio on tyypillistä alueille (myös Maassa ja muilla planeetoilla ja kuilla), jotka ovat syntymisensä jälkeen kutistuneet.

Nasan GRAIL-projektin päätutkijat Maria Zuber’in tulkinnan mukaan Oceanus Procellarumin alue olisikin täyttynyt (ja muodostunut hyvin tasaiseksi) alueen kutistumisen myötä syntyneiden hautavajoamien synnyttämien tulivuorten laavan virratessa alueelle. Tutkija Jeff Andrews-Hanna’n (Colorado School of Mines Golden, Colorado) mukaan havainto haastaa tai on ristiriidassa aikaisemman törmäysteorian kanssa. Aikaisemmin tästä on ollut pinnamuotoihin perustuvia vihjeitä, mutta GRAIL-luotainten gravitaation gradienttihavainnot ovat vahvin osoitus alueen todellisesta alkuperästä. Jos törmäysteoria olisi oikea, aluetta pitäisi ympäröidä reunavallit [2] ja muodoltaan sen pitäisi olla pyöreä.

Huomautukset

Havainnekuva GRAIL-luotaimista
tehtävissään Kuun kiertoradalla.
Kuva NASA/JPL-Caltech.
[1] Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) oli kahdesta (GRAIL A (Ebb) ja GRAIL B (Flow) muodostettu tutkimusluotainpari, joka laukaistiin kohti Kuuta syyskuussa 2011. Kuun matalalle ja napojen kautta kulkeneelle kiertoradalle luotaimet asettuivat 31.12.2011 ja 1.1.2012. Kiertoradaltaan luotaimet kartoittivat Kuun pinnan korkeutta ja tekivät gravitaatiomittauksia. Tehtävä sai hieman jatkoaikaa, mutta 17.12.2012 luotaimet ohjattiin törmäämään Kuuhun.


[2] Isokokoiset törmäyskraatterit ovat usein muodoltaan monimuotoisia. Törmäyksen seurauksena syntynyt kraatteri saa reunavallit, jotka kuitenkin romahtavat heti kohta törmäyksen jälkeen. Usein romahtamisia tapahtuu useampaankin kertaan. Tällöin puhutaan terassoitumisesta. Isokokoiset törmäyskraatterit saavat myös keskusvuoren, joka syntyy törmäyksen painevaikutuksen lakattua kraatterin keskialueen ponnahtaessa ylöspäin sokkiaaltojen ja kivenpuristumisessa syntyneen paineen vaikutuksesta. Oceanus Procellarumin tapauksessa sen paremmin reunavalleja kuin keskusvuortakaan ei ole pystytty osoittamaan.