Tšeljabinskin meteori oli Apollo-asteroidi

Tseljabinskin bolidi jätti jälkeensä komean 
tiivistymisvanan. 
Kuva Wiki Common / Nikita Plekhanov.

Useat ratalaskelmat osoittivat Tšeljabinskin meteorin kuuluneen Apollo-asteroideihin, joiden radat sijaitseva maapallon radan lähistöllä. Apollo-asteroidit leikkaavat maapallon radan ja niitä tunnetaan noin 5 200 kappaletta.

Kappale oli ennen tunkeutumistaan maapallon ilmakehään radalla, jonka periheli oli 0,77 au ja apheli 2,33 au etäisyydellä Auringosta. Radan kaltevuus ei ollut suuren suuri, kaltevuuskulma maapallon radan suhteen oli vain 3,6°. Ratalaskelmat antavat meteoroidin suhteelliseksi nopeudeksi paikallisesti 17,5 km/s ja maapallon keskipisteen suhteen 13,2 km/s. Kappaleen radan pituudeksi ilmakehässä laskettiin 254 km ja se tuli noin 16,5° kulmassa kohti maanpintaa kunnes se hajosi.

Hajoaminen alkoi noin 32 km korkeudella, jolloin kappaleeseen kohdistunut dynaaminen paine oli 4 MPa (megaPaskalia). Kappaleen hajoaminen tuotti runsaasti erikokoisia kappaleita, joita on päätynyt maapinnalle. Suurinta osaa ei tietystikään ole vielä löydetty, mutta tutkijat uskovat suurimman kappaleen olevan noin 200–500 kg ja se pitäisi löytyä Tšebarkul-nimisestä järvestä. Tšeljabinskin tuhot aiheuttanut paineaalto syntyi noin 30–25 km korkeudella. Tässä annetut luvut on peräisin IAUn tiedotteesta, joka julkaistiin 23.2.2013. Julkisuudessa saattaa esiintyä myös toisenlaisia tietoja, joiden lähde on jokin muu.

Avaruuden ajattelee helposti äärettömäksi tyhjyydeksi. Näin ei ole sen paremmin Aurinkokuntamme alueella kuin tähtienvälisessä avaruudessakaan. Tähtienvälisen avaruuden ”täyttää” kaasu- ja pölypilvet ja Aurinkokunnassamme risteilee valtava määrä isompia tai pienempiä kivenkappaleita. Niinpä ei olekaan mikään ihme, että kaikenlaista avaruuden tavaraa ”tippuu niskaamme” jatkuvana virtana.

Kaikkiaan maapallon radan läheisyydestä tunnetaan noin 10 000 asteroidia, joiden koko on luokkaa kilometri tai sitä suurempi. Pienempien määrä on tuntematon, mutta karkean nyrkkisäännön mukaan laskettuna Tšeljabinskin meteorin kokoluokkaa olevia kappaleita on noin 40 000 000 kpl.

Maapallon radan tuntumassa kiertää asteroideiksi luokiteltuja kappaleita melkoinen joukko. Tälle joukolle on annettu nimi NEO (engl. Near Earth Object) ja niiden rata sivuaa maapallon rataa lähempänä kuin 1,3 au:n (1 au ~ 149,6 miljoona kilometriä) etäisyydellä Auringosta. Ryhmää on pitänyt hieman rajata sen jäsenten valtavan määrän vuoksi määrittämällä kappaleen koolle alaraja. Kun se vedetään noin 50 metrin kokoluokkaan, silloin puhutaan NEA-asteroideista (Near Earth Asteroid). Tämän jaottelun mukaan asteroidin alarajana ovat 50 metrin koko, ja sitä pienemmät kappaleet ovat meteoroideja.

Kolmannen alaryhmä muodostavat kappaleet, joiden rata tuo ne niin lähelle maapallon rataa, että pienenkin ratamuutoksen seurauksena niillä on jonkinlainen mahdollisuus törmätä maapalloon. Niitä kutsutaan yhteisellä nimellä Maata uhkaavat asteroidit PHA (engl. Potentially Hazardous Asteroid) Tämän ryhmän alarajana pidetään noin 150 metrin kokoa ja ratojen välisen etäisyyden täytyy olla enintään 0,05 au eli 7,5 miljoona kilometriä.

Asteroideina NEO-asteroidit jaetaan kolmeen ryhmään sen mukaan miten niiden radat suhteutuvat maapallon rataan. Ryhmät ovat nimiltään: Apollo, Aten ja Amor-asteroideja. Tässä luokittelussa ei ole merkitystä sillä, kuinka suuri kappale on.

Aten-asteroidit ovat kappaleita, joiden radat pysyttelevät maapallon radan sisäpuolelle, toisin sanoen radat eivät leikkaa maapallon rataa. Jos radassa ei tapahdu suuria muutoksia, nämä asteroidit eivät muodosta merkittävää uhkaa maapallolle.

Apollo-asteroidit ovat asteroideja joiden rata leikkaa maapallon rataa. Asteroidien ratojen periheli (radan Aurinkoa lähinnä oleva piste) sijaitsee maapallon radan sisäpuolella ja apheli (radan Auringosta kauimpana oleva piste) maapallon radan ulkopuolella. Jos asteroidin radan solmupisteet ovat hyvin lähellä maapallon rataa, niin tämän ryhmän kappaleet voivat päätyä törmäyskurssille maapallon kanssa.

Amor-asteroidien radat ovat kokonaan maapallon radan ulkopuolella. Ratojen leikkaantumista ei tapahdu ja ilman ratamuutoksia näiden asteroidien eivät tuota törmäysvaaraa maapallon kanssa. Sen sijaan ne voivat leikata Marsin rataa.

Neljänneksi ryhmäksi on määritelty Arjuna-asteroidit. Niiden rata on hyvin samankaltainen maapallon radan kanssa. Näidenkään kappaleiden kokojakaumaa ei tunneta, mutta niiden uskotaan olevan suhteellisen pieniä. Päätyessään maapallon ilmakehään, niiden aiheuttaman tuhon voimakkuus on ehkä noin Tšeljabinskin meteorin aiheuttaman tuhon luokkaa. Toki, jos tapahtuu suoranainen törmäys tai ilmakehässä syntyvä paineaalto osuu suurkaupunkiin, niin ainakin rikkoontuneita ikkunoita ja sirpaleiden aiheuttamien vahinkojen määrä on vaikeasti ennustettavissa.

Spaceweather.com sivuston mukaan PHA-asteroideja tunnetaan tällä hetkellä 1 381 kappaletta.

Vulcan suosikkina Pluton kuun nimeksi

BBC Newsin mukaan Vulcan-nimi on suosikki Pluton kuulle. SETI-instituutin järjestämän nimi äänestys päättyi tänään. Vulcan nimeä on äänestänyt yli 100 000 kertaa kaikista 325 000 annetusta äänestä. Vulcan nimi tulee suositusta alkuperäisestä Star Treck tv-sarjasta, jossa se oli Mr. Spockin (näyttelijä Leonard Nimoy) kotiplaneetta.

Vaikka SETI-instituutti päätyisikin esittämään IAUlle kyseistä nimeä, epäilen sen läpimenomahdollisuuksia, sillä se ei ole alkuperäisen nimeämisehtojen mukainen. Alun perin Pluton kahdelle kuulle etsittiin nimeä kreikkalaisesta alisenmaailman myyteistä.

Nimiäänestykseen osallistuneet ihmiset ovat myös ehdottaneet toiseksi Romulus-nimeä. SETI-instituutti on hylännyt tämän nimen jo kättelyssä, sillä se on käytössä 87 Silvia -asteroidin kuun nimenä. Toinen kuu samalla asteroidilla on nimeltään Remus. Romulus ja Remus ovat myös roomalaisen mytologian mukaan Rooman perustajat.

William Shatner ehdotti molempia nimiä SETI-instituutille.

Se että Vulcan ei ole nimeämisehtojen mukainen, on toinenkin tekijä joka painaa varmasti vaa’assa. Nimi Vulcan viittaa vahvasti tuliperäisen ja seismiseen toimintaan, jota on vaikea yhdistää hyvin kaukana aurinkokuntamme ulkolaidalla olevan pienen kääpiöplaneetan vielä pienempiin jäisiin kuihin.

Vulcan (suomeksi Vulkanus) on myös ollut sen hypoteettisen planeetan nimi, jota etsittiin 1800-luvulla hyvin kuumeisesti Merkuriuksen radan sisäpuolelta. Planeettaa ei kuitenkaan löydetty ja Einsteinin suhteellisuusteoria teki sen olemassa olon tarpeettomaksi. Vulcanin olemassa oloa peruteltiin sillä, että sen aiheuttama gravitaatiohäiriö selittäisi Merkuriuksen perihelipisteen kiertymisen. Suhteellisuusteoria selittää perihelipisteen kiertymisen johtuvan aika-avaruuden käyristymisellä, jonka Auringon massa saa aikaan.

28.2.2013

Lopullisessa ääntenlaskennassa äänestäjiä oli 450 324. Äänestyksessä toiseksi sijoittui Cerberus, jonka äänimäärä oli 99 432. Vulcan nimeä kannatti noin 170 062 äänestäjää ja kolmanneksi tuli Styx äänimäärällä 87 858. Kaikkien äänien äänimäärät on julkaistu http://www.plutorocks.com/ sivustolla.

Maailmankaikkeus voi olla sittenkin syklinen

Piirros Kari A. Kuure.

Kosmologit ovat melkein hylänneet ajatuksen syklisestä maailmankaikkeudesta. Sen perinteinen muoto alkuräjähtävästä ja viimein loppurysäykseen päättyvästä ja uudelleen alkuräjähtävästä maailmankaikkeudesta on hiukkasfysiikan kannalta erittäin moniongelmainen. Näiden ongelmien ja kiihtyvästi laajenevan maailmankaikkeuden vuoksi ajatus on mitä suurimmassa määrin hylätty.

Higgsin kaltaisen hiukkasen löytyminen Cernissä viime vuonna on kuitenkin saanut tohtori Joseph Lykken (Fermi National Accelerator Laboratory) tutkimusryhmineen toisiin ajatuksiin. Maailmankaikkeus voi olla sittenkin syklinen ja nykyinen korvautua uudella ilman, että koetaan loppurysähdystä.

Nykyisen käsityksen mukaan maailmankaikkeuden aine ei ole ikuista vaan katoaa joskus 10³⁰–10⁴⁰ vuoden kuluttua. Tämä jälkeen maailmakaikkeudessa olisi jäljellä vain mustia aukkoja, joista suurimmatkin katoavat noin 10¹⁰⁰ vuoden kuluessa. Mustien aukkojen häviämisen selittyy Hawkingin säteilyllä ja se puolestaan johtuu vakuumissa tapahtuvasta fluktuaattiosta.

Lykken teorian mukaan fluktuaation synnyttäneet virtuaalihiukkaset jättävät vakuumiin energiatilaltaan matalamman kuplan, joka aineettomassa maailmankaikkeudessa voi lähteä laajenemaan valonnopeudella. Laajeneminen ”lakaisee” kaiken entisen pois tieltään (myös tilan ja ajan) sekä synnyttää uuden alkuräjähtävän maailmakaikkeuden.

Edellä kerrottu saattaa tuntua yksinkertaiselta. Jotta matalaenergisen vakuumin kuplan räjähtävä laajeneminen voisi olla mahdollista, vakuumilla pitää olla tiettyjä ominaisuuksia. Tässä tulee Higgsin hiukkanen kuvaan mukaan, sillä jos sen massa on kriittinen, vakuumikuplan laajeneminen uudeksi maailmankaikkeudeksi olisi mahdollista. Jos taas massa ei ole lähelläkään kriittistä arvoa, virtuaalihiukkaset tuhoavat toisensa (kun ovat toistensa antihiukkasia ja tekevät sitä nykyisessä materiaa sisältävässä maailmankaikkeudessa) ja vakuumin matalaenerginen kuoppa katoaa.

Teorian mukaan Higgsin hiukkasen massa voi olla mitä tahansa 114 ja useiden satojen GeV välillä. CERNissä tehtyjen törmäyskokeiden jälkeen Higsin kaltaisen hiukkasen massa näyttäisi olevan 126 GeV, mikä arvo on juuri oikea kriittinen massa. CERNissä hiukkanen on havaittu kahdella ilmaisimella, mutta jatkotutkimuksia tarvitaan hiukkasen laadun ja massan määrittämiseksi vielä suuremmalla tarkkuudella.

Hiukkastörmäytin (LHC) on nyt huollossa parin vuoden aikana ja se otetaan uudelleen käyttöön vuoden 2015 aikana. Luonnollisesti itse törmäyskokeeseen kuluu vielä jokin aika ja sen jälkeen analyysivaihe ottaa vielä lisää aikaa. Joskus vuoden 2020 tietämillä on sitten lupa odotella uusia tuloksia ja ennen kaikkea tietoa siitä, että onko nyt havaittu Higgsin kaltainen hiukkanen todella Higgsin hiukkanen ja mikä on sen tarkka massa?

JUICEn instrumenttivalinnat tehtiin

Taiteilijan näkemys JUICE-luotaimesta
Canymedeen kiertoradalla.
Kuva  ESA/AOES.

Euroopan avaruusjärjestön (ESA) ja Nasan yhteistyöprojekti JUICE on edennyt askeleen verran eteenpäin. Jupiterin kuita havainnoimaan lähettävään luotaimeen valittiin havaintoinstrumentit.

Jupiter ICy moons Explorer (JUICE) on Esan Cosmic Vision 2015–2025 ohjelmaan kuuluva tutkimusluotain. Se rakennetaan yhteistyössä viidentoista Euroopan maan, Nasan ja Jaxa (Japan Aerospace Exploration Agency) muodostaman ryhmän kanssa. Luotaimen tavoitteena on tehdä havaintoja Jupiterin järjestelmästä, mutta erityisesti Jupiterin jäisistä kuista (Europa, Ganymede ja Callisto).

Luotain laukaistaan pitkälle matkalleen vuonna 2022 ja perille se saapuu 2030. Perille päästyään se asettuu Jupiterin kiertoradalle ja tekee kuiden lähiohituksia ensimmäisen kolmen vuoden aikana ja asettuu sen jälkeen Ganymedea kiertävälle radalle vuonna 2033.

Toiminta-aikanaan JUICE tekee havaintoja Jupiterista, erityisesti sen ilmakehästä ja magnetosfääristä.  Jupiterin magneettikenttä on koko aurinkokunnan voimakkain ja laajin Auringon magneettikenttää lukuun ottamatta. Lisäksi havaintoja tehdään jäisten kuiden ja Jupiterin välistä vuorovaikutusta. 

Ennen jäisen Ganymeden kiertoradalle asettumistaan JUICE ohittaa Calliston kaksitoista kertaa, Europan se ohittaa kaksi kertaa ja tekee mittauksia Ganymeden voimakkaasta magneettikentästä. Ganymede on ainoa aurinkokuntamme kuista, jolla on voimakas magneettikenttä.

Jupiterin jäisiä kuita tutkitaan erityisesti sen vuoksi, että ainakin kahdella niistä (Europa ja Ganymede) on jäisen kuorensa alla suolainen valtameri. Etenkin Europan valtameri on syvä ja suolainen. Tutkijat arvelevat, että jos elämän syntyminen yhden aurinkokunnan alueella kahdessa paikassa on mahdollista, niin se toinen paikka voisi olla nimenomaan Europa-kuun meren pohjassa (mahdollisesti) esiintyvät vulkaaniset lähteet. Vastaavien vulkaanisten lähteiden ympäristössä maapallolla on hyvin runsas ja elinvoimainen ekoyhteisö, joka ei tarvitse auringonvaloa elääkseen. Ravintoketjun alkutuottajat ovat bakteereja, jotka käyttävät hyväkseen vulkaanisen lähteen kuumaan veteen liuenneita rikkiyhdisteitä.

Jupiterin jäiset kuut kiertävät Jupiteria sen verran lähellä, että vuorovesivoimat ovat suuria. Tämä näkyy erityisesti vulkaanisesti aktiivisen Ion tulivuoritoiminnassa, jossa toimivia tulivuoria on kaikkein eniten meidän aurinkokunnassamme. Europa ja Ganymede eivät ole aivan yhtä aktiivisia kuin Io, mutta niiden jäisen kuoren alla on valtameri, joka pysyy sulana vuorovesivoimien synnyttämän lämmön vaikutuksesta. Kuista uloimpana kiertävän Calliston ei uskota olevan vulkaanisesti mitenkään erityisen aktiivinen, vaikka jäätä sieltäkin löytyy aivan riittävästi.

Harvinaisuus: meteoriitti Merkuriuksesta

Sky&Telescope-lehti kertoi Marokosta löytyneen meteoriitin olevan peräisin Merkuriuksesta. Ei ole mitenkään poikkeuksellista, että naapureiltamme saapuu meteoriitteja, sillä ratadynamiikan perusteella se on mahdollista. Merkuriuksesta peräisin olevien meteoriittien tunnistamisessa on ollut omat vaikeutensa. Nyt nuo vaikeudet Messenger-luotaimen spektroskooppisten havaintojen jälkeen ovat poistumassa ja tutkijamme pystyvät tunnistamaan Merkuriuksesta peräisin olevat meteoriitit muista meteoriiteista.

Aikaisemmin epäiltiin, että angriittia ja aubriittia sisältävät kivet voisivat olla Merkuriuksesta peräisin, mutta uudemman tiedon valossa näin ei aivan välttämättä ole. Sen sijaan Marokosta löytynyt NWA 7325 -meteoriitti mitä ilmeisimmin on peräisin juuri sieltä. Ainakin sen kemiallinen koostumus täsmää Merkuriuksesta tehtyjen spektrihavaintojen kanssa.

NWA 7325 on massaltaan 354 g ja se on pieneltä osalta peittyneenä kauniin sammalenvihreään lasimaiseen aineeseen. Lasitus on diopsidia (CaMg(SiO₃)), jossa on pieni määrä kromia. Väri on aiheutunut juuri kromin läsnäolosta. Vastaavaa kiveä löytyy Suomesta ainakin Outokummusta.

Meteoriitin löysi viime huhtikuussa saksalainen meteorikauppias Stefan Ralew. Hän lähetti kiven Washington yliopistoon Anthony Irvingille, joka on erikoistunut epätavallisten (Kuusta tai Marsista peräisin olevien) meteoriittien tutkimiseen. Tutkimuksen mukaan kivi on täysin kiteytynyt, joten sen on täytynyt (sulana laavana ollessaan) hitaasti jäähtyä, jotta kiteytyminen on tapahtunut täydellisesti. [1]

Carnegie tutkimuslaitoksessa työskentelevä Shoshana Weider tutki kuukausien ajan Messenger-luotaimen tekemiä mittauksia ja yhdessä Irvingin kanssa hän on päätellyt meteoriitin olevan peräisin Merkuriuksesta, vaikkakin ei aivan pinnalta vaan hieman syvemmältä. Meteoriitissa on runsaasti magnesiumia ja kalsiumia sekä silikaatteja. Sen sijaan he eivät löytäneet käytännöllisesti katsoen lainkaan rautaa.

Meteoriitin tutkimukset ovat vielä alkuvaiheessa ja tutkijoilla olisi runsaasti ideoita jatkotutkimuksen varalle. Ralew on luovuttanut muutaman kymmenen gramman painoisen kappaleen tutkijoille. Se ei tietystikään ole riittävästi, mutta markkinoilla näin harvinaisen meteoriitin kauppa-arvo on noin 5 000 dollaria grammalta, joten sen myyminen keräilijöille pieninä kappaleina houkuttaa suuresti. Aivan näin laskelmoivasti Ralew ei kuitenkaan ole menetellyt, vaan meteoriitti on tällä hetkellä tutkijoiden hallussa lisätutkimuksia varten. Jossakin vaiheessa se kuitenkin palautuu Ralewille ja tulee myyntiin.

Pari kuvaa meteoriitista löytyy osoitteesta

http://www.sr-meteorites.de/NWA7325/nwa7325-1.JPG

http://www.sr-meteorites.de/NWA7325/nwa7325-3.JPG

--- 

[1] Nopeasti jäähtyessään yleensä kiteiset aineet eivät kiteydy – ainakaan täysin, vaan jäävät hyvin usein amorfiseksi. Tätä voi jokainen kokeilla suurta varovaisuutta noudattaen vaikkapa rikillä (jos jostain sitä käsiinsä saa). Sulata sitä pieni määrä ja jäähdyttä sula nopeasti vedellä, jolloin rikistä tulee amorfista ja se muistuttaa purukumia. Älä tee tätä sisätiloissa, sillä sula rikki syttyy helposti palamaan ja palokaasut (rikkidioksidi) paitsi, että on hyvin myrkyllistä, yhtyy hyvin hanakasti veteen ja muodostaa rikkihappoa. Hengitettynä rikkidioksidi muuttuu keuhkoissa ja kaikkialla limakalvoissa syövyttäväksi rikkihapoksi vaurioittaen niitä.