Törmäsikö meteoroidi Antarktikselle?

Kuvakaappaus Christian Müllerin julkaisemasta
YouTube-videosta, jossa näkyy epäilty törmäyskraatterin
jäännökset. 

Syyskuun 3. päivänä vuonna 2004 havaittiin Antarktiksella noin 30 km korkeudella valtava tiivistymisvana, jonka tutkijat arvelivat isohkon meteoroidin syöksymisestä ilmakehään. Itse törmäystä ei kuitenkaan havaittu.

Vuonna 2007 julkaistiin tutkimus^[1], jonka mukaan samana päivänä havaittiin infraääniä^[2] havaitsevilla valvonta-asemilla^[3] ja Etelämantereelle paikannettu voimakas äänijälki. Äänijäljen analyysissä saatiin tulos, että kyseisen ilmiön oli aiheuttanut avaruudesta ilmakehään syöksynyt kappale^[4].

Tämän jälkeen kului aikaa aina viimevuoden joulukuun 20. päivään, jolloin geofyysikko Christian Müller (Alfred Wegener Institute) johtama työryhmä havaitsi lentokoneesta noin 2 km laajuisen renkaan Antarktiksen jäätiköllä. Kuusi vuorokautta myöhemmin he palasivat alueelle valokuvaten ja skannaten aluetta kahdelta eri korkeudelta. Tutkimusryhmän mielestä kyseinen jälki oli syntynyt vuonna 2004 ja se on mitä ilmeisimmin meteorikraatteri. Heidän näkemystään tukee havaittu tiivistymis-savuvana ja äänihavainnot.

Infraäänien kuunteluasema Gröönlannissa.
Kuva Wikimedia Commons.

Jos jälki todella osoittautuu törmäyskraatteriksi, sen aiheuttanut kappale on ollut kooltaan noin 100 metrinen. Lopulliseen kokomääritykseen vaikuttaa törmäävän kappaleen materiaali, massa ja nopeus, joten pelkän kraatterin koon perusteella ei kovinkaan tarkkaa arviota törmäävästä kappaleesta voida saavuttaa. Jääkairaukset (oletetulla) törmäyspaikalla voi tuoda esiin jäänteitä asteroidista ja sen materiaalista tai antaa jonkun muun selityksen havaitulle ympyrälle.

Huomautukset

[1] Earth, Moon and Planets, 10.1007/s11038-007-9205-z. Date: 13 Dec 2007 Stephen J. Arrowsmith, Doug ReVelle, Wayne Edwards, Peter Brown: Global Detection of Infrasonic Signals from Three Large Bolides.

[2] Infraäänet ovat ääniaaltoja joiden taajuus on ihmisen kuulokynnyksen alapuolella. Yleisesti kuulokynnyksenä pidetään noin 20 Hz taajuutta. Infraääniin lasketaan vielä niinkin matalata taajuudet kuin 0,001 Hz.

[3] International Monitoring System (IMS), jonka tehtävänä on valvoa ydinsulkusopimuksennoudattamista. Sen mittausasemat muodosta koko maapallon kattavat verkostot, joihin kuuluu 50 seismistä asemaa ja 120 ulkopuolista, mutta verkostoon liitettyä asemaa; 11 hydroakustista kuunteluasemaa 0,02 – 4 Hz taajuudella; 60 infraäänen kuunteluasemaa; 80 ilmakehässä kulkeutuvien radioaktiivisten aineiden ja laskeuman tarkkailupistettä sekä 16 radioaktiivisten aineiden analyysiin keskittynyttä laboratoriota.

[4] Samassa julkaisussa julkaistiin kahden muun ilmakehään syöksyneen kappaleen äänijälkien analyysit: lokakuun 7. 2004 Intian Valtameren yllä ja joulukuu 9. 2006 Pohjois-Afrikan yllä havaitut ilmiöt. 

Ensimmäiset tutkimustulokset Rosetasta julkaistu!

Komeetan P67 P :n alueet on nimetty egyptiläisten jumalien
mukaan. Alueiden nimet ja niiden merkitys on selostettu
tekstissä. Kuva ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.

Euroopan avaruusjärjestön (ESA) Rosetta-luotaimen tekemät mittaukset ja kartoitukset komeetta 67P / Churyumov-Gerasimenkosta (67P) on nyt tutkittu ja julkaistu. Tieteellisten julkaisujen määrä kasvaa lähikuukausina merkittävästi, mutta jo nyt julkaistut tulokset ovat merkittävästi yksityiskohtaisempia kuin mitä milloinkaan komeetoista on voitu julkaista.

ESAn Rosetta-luotain saavutti komeetta 67P viime elokuussa ja asettui sitä kiertävälle radalle. Rosetan mukana oli laskeutumisluotain Philae, joka onnistui laskeutumaan komeetalle marraskuun 12. päivänä, mutta onnettomuudekseen kiinnitysjärjestelmät epäonnistuivat kiinnittäessään luotainta komeetan pintaan, joka sinkoutui johonkin varjoisaan koloon. Tämän lisäksi luotain joutui noin 30° kaltevaan asentoon ja sen seurauksena MUPUS (Multipurpose Sensors for Surface AND Subsurface Science) koetin ei onnistunut tunkeutumaan pintaa syvemmälle ja mitä ilmeisimmin myös rikkoontui. Pinta oli odotettua kovempaa jäätä.

Hiilidioksidin ja veden suhde komeetta 67 P:n eri alueilla.
Kuva ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team
MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.

Kolossaan Philae sai vain 1,5 h auringonvaloa aurinkokennoilleen komeetan 12,4 h pyörähdysajan aikana. Tämän seurauksena akut tyhjenivät muutaman kymmenen tunnin toiminnan jälkeen ja radioyhteys laskeutujaan katkesi 54 tunnin kuluttua laskeutumisesta. Laskeutujan kaikki kymmenen mittalaitetta ehtivät kuitenkin lähettää joitakin tietoja.  ESAn insinöörit uskovat Philaen selviävän äärimmäisestä kylmyydestä ja palaavan toimintakuntoon lähempänä komeetan periheliä ensi elokuussa, kun auringonvaloa on enemmän saatavilla.

Rosetta on jatkanut komeettaytimen havainnointia ja kartoitusta. Tutkijat ovat nimenneet ytimessä esiintyviä ja hieman erityyppisiä alueita muinaisten egyptiläisten jumalien mukaan. Alueita on kaikkiaan 19 erilaista, jotka jakaantuvat viiteen perustyyppiin; alueet ovat pölyisiä^[1], hauraasta materiaalista koostuvia alueita joissa on kuoppia ja pyöreitä alueita^[2], laajoja painumia^[3], laakeita alueita^[4] ja paljastuneita kovapintaisia alueita^[5]. ESA on julkaissut kartan johon nämä erityyppiset alueet on merkitty.

Komeetan haiduttamien kaasujen määrä ja pölyn erottuminen on
merkittävästi lisääntynyt viime kuukausina.
Kuva ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team
MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.

Aikaisemmat komeettahavainnot ovat tuoneet meille näkemyksen, että komeetan ilmakehä^[6], koma, on hyvin homogeeninen sisältäen tasaisesti vesihöyryä ja muita haihtuvia kaasuja (CO ja CO2 yms.). 67P:n kodalla tämä ei näyttä näin ole, sillä näiden kaasujen keskinäiset määräsuhteet vaihtelevat komeetan pyöriessä ja Rosettan kiertäessä radallaan ydintä. Kaasujen määräsuhteiden vaihtelu oli havaittavissa jo 200 km etäisyydeltä komeetasta jo ennen kuin luotain oli edes asettunut ydintä kiertävälle radalle.

Mielenkiintoinen havainto on myös se, kuinka komeetta kehittää itselleen magneettikentän.  Komeetan lähestyessä Aurinkoa, sen ytimestä haihtuva vesihöyry ionisoituu ultraviolettivalon vaikutuksesta. Vasta syntyneet ionit kiihdyttävät vauhtiaan aurinkotuulen hiukkasten toimiessa kiihdyttimenä. 

Aurinkoa lähestyessää komeettaan kohdistuva aina vain voimakkaampi lämpö nostaa koman tiheyttä ja ionisaatioastetta, jolloin jossakin vaiheessa ilmakehästä tulee sähköä johtava. Tällöin syntyy koko komeetan kattava magneettikenttä, joka luonnollisesti pyrkii pitämään yllä omaa muotoaan. Sen vuorovaikuttaessa aurinkotuulen kanssa syntyy sokkiaalto, joka ohjaa merkittävän osan aurinkotuulen hiukkasista komeetan sivuitse ja hidastaa magneettikenttään päätyvien hiukkasten nopeutta. Näin komeetan magneettikenttä suojaa sen ilmakehää aurinkotuulen rapauttavalta vaikutukselta.

Komeetta 67P / Churyumov-Gerasimenko koostuu kahdesta suuremmasta lohkosta ja niiden välisestä kannaksesta. Pienempi lohko on kooltaan 2,6×2,3×1,8 km ja suurempi lohko 4,1×3,3×1,8 km. Komeetan kokonaistilavuus on 21,4 km³ ja sen kokonaismassa on noin 10 miljardia tonnia. Näin ollen keskitiheys on 470 kg/m³, mikä on tavattoman vähän koska jäästä ja pölystä koostuvan kappaleen keskitiheys pitäisi olla luokkaa 1500–2000 kg/m³. Ainoa oikea päätelmä tästä on se, että komeettaytimen täytyy olla erittäin huokoinen (70–80 %), sen pinnanalaisessa rakenteessa täytyy olla onkaloita jotka ovat jääneet keskenään heikosti toisiinsa liittyneiden kappaleiden väliin.

Huomautukset

[1] Ma’at, Ash ja Babi

[2] Seth

[3] Hatmehit, Nut ja Aten

[4] Hapi, Imhotep ja Anubis

[5] Maftet, Bastet, Serqet, Hathor, Anuket, Khepry, Aker, Atum ja  Apis

[6] Monissa suomenkielisissä teksteissä käytetään myös nimitystä kaasukehä. Aivan tarkkaan ottaen ilmakehän ja kaasukehän välillä on ero, sillä ilmakehä koostuu suurelta osaltaan neutraaleista atomeista ja molekyyleistä, kun taas kaasukehän merkittävin osa on ionisoituneet atomit ja mahdollisesti molekyylit. Sillä, että onko ilmakehässä happea tai ei, ei ole merkitystä! Näin ollen planeetoilla ja kuilla on yleensä ilmakehä ja tähdillä kaasukehä (jos ilmaisua välttämättä halautaan tai tarvitsee käyttää).

Englanninkielisissä teksteissä näiden kahden olotilan välistä eroa ei yleensä tehdä (vaan se selviää asiayhteydestä) ja silloin siellä käytetään sanaa ”atmosphere”.

Kirjauutuus: Onko siellä ketään

Markus Hotakainen

Onko siellä ketään  – Avaruuden älyä etsimässä

Kustannus Oy Minerva

ISBN 978-952-312-040-2

Nidottu 303 sivua

Avaruudessa esiintyvä mahdollinen elämä ja äly ovat kiehtoneet ihmismieliä jo satojen vuosien ajan. Uusien eksoplaneettalöytöjen myötä tämä kiinnostus elämän esiintymiseen on vain kasvanut. Innostuksen kasvu ei olekaan mikään ihme, sillä osa uusista eksoista ovat hyvinkin samankaltaisia Maan kanssa ja mikä voisi olla kiehtovampaa kuin toisen Maan löytäminen.

Toistaiseksi toista aivan tarkasti samanlaista kuin Maa etsinnöistä huolimatta ei ole löydetty, mutta nyt on jo havaittu planeettoja, jotka ovat hyvin lähellä omaamme, ainakin mitä tulee ulkoisiin olosuhteisiin. Planeettojen koko ja niiden tähdistään saama valo- ja lämpömäärä on hyvin lähellä sitä mitä maapallokin saa Auringosta, joten spekulaatiot myös elämän ja mahdollisesti älykkäästä sellaisesta saa aina vain enemmän todellisia perusteita.

Hotakainen aloitta kirjansa historiakatsauksella, jatkaa planeettajahdilla ja esittelee löytyneitä maailmoja hyvin monipuolisesti, kertaa astrokemiaa ja pyrkii korjaamaan joitakin virheellisiä tutkimustuloksia väitetyistä havainnoista. Lisäksi hän pohtii elämän edellytyksiä eri planeetoilla ja mitkä tekijät elämän esiintymiseen saattaisi vaikuttaa. Ja totta kai, ainoatakaan tämän aihepiirin kirjaa ei voi kirjoittaa käsittelemättä SETI-projekteja, jo aikaisemmin toteutuneita ja niitä, jotka jatkuvat edelleen.

Hotakainen jatkaa tutulla, jo aikaisemmin viitoitetulla linjalla esittelemällä Enrico Fermin kuuluisaksi tulee paradoksin: ”Missä kaikki ovat”. Paradoksi on niin puhutteleva, että siitä on kirjoitettu hyllymetreittäin kirjoja ja onpa jokunen niistä käännetty suomeksi. Yksi ansioituneimpia on Stephen Webbin kirja ”Missä kaikki ovat?” (Ursa ry 2005, suomentanut Hannu Karttunen), jonka pohjalta Hotakainenkin asiaa pohtii. Webbin kirja on myyt loppuun jo aikoja sitten, joten Hotakaisen aiheeseen palaaminen on aivan paikallaan.

Toinen Hotakaisen esille ottama aihe, itse asiassa hyvin paljon vanhempi, tulee myös käsitellyksi. Kyseinen teema on Draken yhtälönä tunnettu laskelma avaruusviestintään kykenevien sivilisaatioiden määrästä Linnunradassamme.  Kyseinen laskelma perustuu vahvalle spekulaatiolle, mutta nykyisin tietomme eksoplaneettojen esiintymisestä ja jonkin verran edenneestä astrobiologiasta antaa meille paremmat mahdollisuudet päästä oikeansuuntaiseen tulokseen kuin kaavan esittämisen aikaan puoli vuosisataa sitten. Tietysti sillä edellytyksellä, että elämää ja älykästä elämää on ylipäätään syntynyt maapallon ulkopuolella. Vaikka se tuntuu itsestään selvältä, että näin on, olemme edelleenkin siinä tilanteessa, että tunnemme vain oman tapauksemme elämästä.

Olemme jo päässeet kirjan loppupuolelle mutta Hotakainen muistaa vielä kertoa siitä mitä ihmiskunta on tehnyt yhteyden muukalaissivilisaatioon saadakseen. Tosin nämä yritykset ovat enempikin tahattomia kuin tarkoituksellisia ehkä paria kolmea lukuun ottamatta.

Pitempään eläneille Markus Hotakaisen kirja ei kovinkaan paljoa uutta tuo, mutta onhan se hyvä päivitys nykytilanteeseen kenelle vain. Kirja on myös sen verran perusteellinen, että nuoremmille lukijoille se on tuhti tietopaketti aihepiiristä, josta suomenkielisiä kirjoja julkaistaan harvakseltaan. Jos nuoret ylipäätään enää kirjoja lukevat, niin tämä kuuluu niihin luettavaksi suositeltavien joukkoon.

Beagle 2 löytyi osittain avautuneena

Beagle 2 olisi näyttänyt tällaiselta avauduttuaan Marsissa.
Kuva Beagle 2 työryhmä.

Eurooppalainen ensimmäinen Marsiin laskeutunut luotain on löytynyt. Vuonna 2003 Marsiin Mars Expressin mukana matkaan lähetetty ja saman vuoden joulukuun 25 päivänä laskeutumista yrittänyt Beagle 2 -luotain katosi. Luotain oli irrotettu Mars Expressistä kuusi vuorokautta aikaisemmin. Sen arveltiin tuhoutuneen laskeutumisen aikana, tai jopa epäiltiin sen sinkoutuneen Aurinkoa kiertävälle radalle.

Nyt, yli vuosikymmen myöhemmin Beagle 2 on paikannettu Mars Reconnaissance Orbiter -luotaimen huipputarkoista kuvista. Eurooppalaisluotain oli kuin olikin onnistunut laskeutumisessa ja aloittanut avautumistoimintansa. Kuvissa näkyy osittain (kaksi neljästä) aurinkopaneelinsa avannut luotain ja niiden lisäksi myös laskuvarjot  ja takimmainen suojakuori ovat kuvissa näkyvissä.

Tämä kuva osoittaa Beagle 2 -luotaimen
avautuneen vain osittain. Avautuminen
on jostakin syystä jäänyt kesken ja
näin radioyhteyttäkään ei saatu syntymään.
Kuva HiRISE/NASA/JPL/Parker/Leicester.

Beagle 2 -luotaimen osittain avautuminen selittää myös sen, miksi radioyhteyttä luotaimeen ei saatu: aurinkopaneelien olisi pitänyt avautua kokonaan ennen kuin radioantenni olisi voinut suuntautua oikein.

Luotaimen suunnittelua ja rakentamista johti Avoimessa yliopistossa työskennellyt professori Colin Pillinger.  Valitettavasti hän kuoli toukokuussa 2014. Sama kohtalo oli myös kahdella muulla Beagle 2 -luotaimen rakentamiseen osallistuneella tutkimusryhmän johtohahmoilla: professorit David Barnes (Aberystwyth yliopisto) ja George Fraser (Leicester yliopisto) kuolivat myös vuonna 2014.

Animaatio osoittaa Beagle 2 laskeutumisen aikana irroitettujen laskuvarjon
ja takakannen paikat suhteessa laskeutjaan. Kuva HIRISE/NASA/Leicester.

Onko Aurinkokunnassamme vielä tuntemattomia planeettoja?

Tuleeko tähän aurinkokuntamalliimme muutos muutaman
vuoden kuluessa? Näin käy, jos espanjalais-brittiläisen
tutkimusryhmän ajatus Neptunuksen radan ulkopuolisesta
planeetasta tai parista osoittautuu oikeaksi. Kuva Nasa.

Espanjalaisen Complutense yliopiston (Madrid) ja brittiläisen Cambridge yliopiston tutkijat ovat saaneet viitteitä kahdesta tuntemattomasta planeetasta Aurinkokuntamme ulko-osassa. Jos viitteelliset havainnot todentuvat, niin joitakin käsityksiä Aurinkokuntamme synnystä on hieman paikattava.

Tutkijaryhmän havaintojen mukaan kolmentoista Neptunuksen radan ulkopuolella havaittujen kappaleiden ratojen puoliakselit ovat 150–525 au ja inklinaatio lähes 20°. Teorian mukaan näin ei pitäisi olla vaan puoliakselien pitäisi olla noin 150 au tietämillä ja inklinaation lähellä 0°.

Tutkijoiden mukaan ratojen parametrit ovat odottamattomia ja jokin syy niille täytyy olla. Tutkijat pitävät mahdollisena, että syy on yksinkertaisesti se, että kaukana Neptunuksen radan ulkopuolella piileksii isokokoinen planeetta tai pari.  Ratoja muuttava vaikutusmekanismi on gravitaatiohäiriöt, jotka olisivat muuttaneet planeettojen sisäpuolisilla radoilla olevien pienkappaleidenratojen ominaisuuksia.

Ehdotus tuntemattomien planeettojen olemassa olosta on kuitenkin ristiriidassa olemassa olevan aurinkokuntamallin kanssa, jonka mukaan nykyisten planeettojen lisäksi muita planeettoja ei ole voinut syntyä Aurinkokuntaamme.

Aurinkokuntamalli ei ehkä kuitenkaan ole kovin tarkka, sillä esimerkiksi ALMA radioteleskooppijärjestelmällä tehdyt havainnot TL Tauri tähdestä kertovat tähteä kiertävän protoplanetaarisen kiekon ulottuvan kauemmaksi kuin 100 au etäisyyteen tähdestä. TL Tauri tähti on massiivisempi ja paljon nuorempi tähti kuin Aurinko joten siellä mahdollisesti muodostuneet planeetat voivat sijaita useiden satojen astronomisten yksiköiden etäisyydellä tähdestä.

Tutkijat hämmästyttävästä tuloksesta huolimatta varoittavat liiasta innostumisesta, sillä havaittujen kappaleiden kokonaismäärä on hyvin pieni ja että tulos voi johtua vain pelkästään sattumasta. Tulevat havainnot voivat siis joko vahvistaa tai heikentää esitettyä hypoteesia.  

Jos Aurinkokuntamme ulko-osasta löytyisi planeetta tai pari, niin ne luultavasti olisivat todennäköisemmin kiviplaneettoja kuin Jupiterin kaltaisia kaasuista ja nesteistä muodostuneita planeettoja. Suhteellisesti pienempien ja tummempien kiviplaneettojen havaitseminen useiden satojen astronomisten yksiköiden etäisyydeltä olisi merkittävästi vaikeampaa kuin kaasu- ja pilvipeitteisten isojen planeettojen havaitseminen.