Marsin sisäinen rakenne avautuu

NASAn marsluotain Insight, joka laskeutui Marsiin^[1], on tuottanut seismotrillään tietoja Marsissa tapahtuvista järistyksistä. Insight on ensimmäinen luotain, jonka tutkimusinstrumentteihin on seismometri sisällytetty.

Marsissa tapahtuu järistyksiä melko usein. Kuva NASA.

Vaikka Marsin järistykset ovat heikkoja (< 4 magnitudia), niitä kuitenkin tapahtuu suhteellisen runsaasti. Kahden vuoden havaintoaikana Insight on kerännyt havaintoja 733 järistyksestä, joista 35 on ollut riittävän voimakkaita tutkijoiden tarpeisiin. Tutkimus jatkuu edelleen, joten lähivuosina on odotettavissa uusia ja vielä tarkempia tuloksia, mutta jo tähän asti saadut tulokset ovat olleet käänteentekeviä.

Merkittävimmät havainnot ovat ensinnäkin se, että Marsin kova pinta ulottuu 24 – 72 km syvyyteen. Tulos on hieman ohuempi kuin mitä odotettiin, mutta se on merkittävästi paksumpi kuin mitä vastaava pintakerros on Maassa (15 – 20 km). Vain Himalajan alueella kuorikerroksen paksuus on noin 70 km.

Pintakerroksen alla on mantteli, joka näyttäisi olevan varsin yhtenäinen kivikerros ja se ulottuu 1560 km syvyyteen. Siinä voi olla joitakin rakenteita, mutta luultavasti ne ovat niin heikkoja, etteivät näy nyt käytettävissä olevassa datassa. Täytyy muistaa, että Insight’in magnetometri on yksi ainoa käytettävissä oleva laite, joten tarkkuudessa ja havaintojen kattavuudessa on vielä toivomisen varaa.

 

Käsitys Marsin sisäisestä rakenteesta on muutunut hieman aikaisempaan verrattuna. Merkittävä havainto on sulan ytimen koko, joka on suurempi kuin mitä aikaisemmin arvioitiin. Kuva Kari A. Kuure/NASA.

 

Seuraava merkittävä havainto on Marsin ytimen koko. Sen säde näyttäisi olevan peräti 1830 km, joka on merkittävästi suurempi kuin mitä aikaisemmin on arvioitu. On myös huomattava, että tämä ydin näyttäisi olevan sula. Aikaisemmissa arvioissa sen on arvioitu olevan vähintäänkin jähmeä, ellei aivan kiinteä. Laajempi sulaydin merkitsee myös sitä, että sen täytyy olla tiheydeltä aikaisempia arvioita matalampi. Ydin on rautaa ja nikkeliä mutta siihen on sekoittuneena merkittävästi myös rikkiä tai jotain muuta kevyempää ainetta.

Painelaskelmat osoittavat, että paine ei ole riittävä, jotta mineraali nimeltään brigmaniitti pysyisi vakaana. Näyttää siis siltä, että ytimen ympäriltä tämän mineraalin kerros puuttuu kokonaan. Maapallolla tällä kerroksella on suuri merkitys, sillä se hidastaa konvektiota ja toimii lämmön eristeenä. Marsissa kerroksen puuttuminen on mahdollistanut nopean jäähtymisen. Nopea jäähtyminen puolestaan on johtanut konvektion hidastumisen ja siten myös mahdollisen globaalin magneettikentän menetykseen. Niinpä nykyisellä Marsilla ei ole voimakasta magneettikenttää, joka estäisi ilmakehän karkaamisen. Magneettikenttä suojaisi myös jonkin verran kosmiselta säteilyltä.

Maapallolla mannerlaattojen liikkeet toistensa suhteen aiheuttaa kallioperään jännitteitä, jotka purkautuvat maanjäristyksinä. Marsissa pintakerros on yhtä ja samaa laattaa, joten järistysten syyt ovat myös erilaisia. Suurimpana syynä järistyksiin pidetään Marsin laatan vähäisen jäähtymisen aiheuttamaa kutistumista. Suurin ja merkittävin järistysalue on Cerberus Fossae, jonka arvellaan olevan riittävän vulkaaninen vielä nykyisinkin. Sen sijaan Tharsiksen aluella, jossa sijaitsevat mm. kolme suurta tulivuorta, ei näytä järistyksiä tapahtuvan. Tämä voi johtua siitä, että Insight on varjovyöhykkeellä, johon Tharsiksen alueen järistykset eivät heijastu. Useammalla seismometrillä tämäkin alue tulisi katettua, joten lisää uutisia tälläkin tutkimusalueella on varmasti Marsista tulossa.

Insight’in havaitsemat järistykset ovat siis olleet hyvin heikkoja. Se ei kuitenkaan tarkoita sitä, että Marsissa ei koskaan esiintyisi voimakkaampia järistyksiä. Insight’in havaintoaika on ollut vasta pari vuotta, joten on luultava, että tässä ajassa ei välttämättä kovinkaan isoa järistystä esiinny. Jos ja kun havaintoaika pitenee, todennäköisyys suuremman järistyksen havaitsemiselle kasvaa.

 

Huomautukset

[1] Insight laskeutui Marsiin Elysium Planitian alueella 26.11.2018.

 

Insight kokoonpanohallissa. Sen keskellä näkyvä "kupu" on seismometri, joka laskeutumisen jälkeen nostettiin Marsin pinnalle. Kuva JPL/NASA.

 

 

 

Onko Kuun radalle tapahtumassa jotakin omituista?

Viimepäivinä tiedotusvälineet ovat kertoneet uutista, jonka mukaan Kuun radan muutoksista johtuisi merien vuoksiaaltojen korkeuden kasvua ja se yhdistettynä ilmastonmuutoksen aiheuttamaan merenpinnan nousuun johtaisi odottamattomiin tulviin. Artikkelit olivat hyvin sekavan tuntuisia ja ne pohjautuivatkin NASAn yhtä sekavaan tiedotteeseen yhden tutkijaryhmän saamista mallinnustuloksista. Mistä siis oli loppujen lopuksi kysymys?

Täysikuun ja uusikuun aikaan vuorovesi on korkein.

 

Uutisessa oli kysymys kahdesta eri ilmiöstä, joiden yhteisvaikutuksesta on kyse. Ensimmäinen näistä ilmiöistä on merenpinnan nousu, joka aiheutuu osittain jäätiköiden (mm. Grönlannissa ja Antarktiksella) sulamisesta ja meriveden pintaosien lämpölaajenemisesta. Lisäksi juttuun liittyy myös paikallisia mannerlaattojen nousua ja laskua jäätiköiden aiheuttaman kuormituksen vähenemisestä johtuen. Tätä aihetta on käsitelty julkisuudessa hyvin usein ja sen mekanismi tunnetaan suhteellisen hyvin. Näin ollen en paneudu tässä artikkelissa tähän asiaan enempään.

Sitten se toinen ilmiö, ja lehtiartikkelien sekava osa. Niistä sai sellaisen kuvan, että Kuun radassa tulisi tapahtumaan jotain ennen näkemätöntä ja kokematonta. Tällaista muutosta Kuun radalle kuitenkaan ei ole tulossa, vaan avaruuden seuralaisemme kiertää tukevasti omalla radallaan kuten tähänkin asti.

Kuun etäisyys vaihtelee lyhimmästä pisimpään yhden kuukauden aikana. Pisin tai lyhin etäisyys ei kuitenkaan ole aina sama, vaan se määrittyy monen eri tekijän summana.

 

Kuun rata on matemaattisesti hyvin monimutkainen juttu ja siihen vaikuttaa monet eri tekijät ja ilmiöt. Yksi näistä ilmiöistä on Kuun radan nousevan solmupisteen länsisuuntainen kiertyminen. Nouseva solmu tekee yhden kierroksen maapallon ympäri noin 18,61 vuodessa, joka oli muistettu kertoa myös mainituissa lehtiartikkeleissa. Ilmiönä tai asiana tämä solmupisteen kiertyminen ei ole mitenkään uusi, sillä se on ollut tunnettu jo kolmisen sataa vuotta.

Jotta ymmärtäisimme asian, meidän tulee ajatella Kuun rataa, Maata ja Aurinkoa kolmiulotteisena järjestelmänä. Kuun rata on soikea ja sen ratataso poikkeaa Maapallon ratatasosta (ekliptikasta). Kohta, jossa Kuun rata tuo sen ekliptikan pohjoispuolelle on nouseva solmu. Jos maapallo ja Kuu olisivat ideaalisia massapisteitä täysin tyhjässä avaruudessa, Kuun rataellipsissä ei tapahtuisi mitään muutoksia. Mutta kun näin ei ole, niin monista muutoksista yksi on solmupisteen sijainnissa tapahtuva muutos. Toisin sanoen, rataellipsi kiertyy maapallon ympäri ja yhteen kierrokseen kuluu aikaa jo mainittu 18,61 vuotta. Tämä jakso tunnetaan myös Sarosjaksona. 

Matemaattisesti tarkasteltuna Kuun rata on hyvin monimutkainen. Tämän kuva yrittää havainnollistaa sitä, kuinka monta erilaista tekijää täytyy ottaa huomioon ratalaskuissa. Kuvassa nouseva solmupiste on merkitty DN -kirjaimilla.

 

Kuu aiheuttaa maapallolla vuorovesi-ilmiön omalla gravitaatiollaan. Vuoroveden korkeus riippuu monien muiden tekijöiden lisäksi Kuun etäisyydestä Maasta. Vuoroveden korkeus olisi noin 1 metri, jos mantereita ei olisi ja maapallon meri olisi syvä. Aurinko aiheuttaa myös vuorovesi-ilmiön, vaikka sen vuoksiaallon korkeus on vain noin 1/2 Kuun aiheuttamasta vuoksiaallosta.

Kun Aurinko ja Kuu ovat joko samalla puolella (uusikuun aikaan), tai vastakkaisilla puolilla (täysikuun aikaa) maapalloa, tapahtuu mielenkiintoinen ilmiö. Tällöin on tulvavuoksi, koska molempien kappaleiden aiheuttamat vuorovesiaallot yhdistyvät ja muodostavat tavallista korkeamman vuoksiaallon.

Sarosjakson aikana Kuun rataellipsin isoakseli on saman suuntainen Aurinko–Maa -linjan kanssa kaksi kertaa silloin, kun Auringon ja Maan välinen etäisyys on lyhin tammikuussa tai pisin heinäkuussa. Tällöin tammikuun tulvavuoksi on tavallista korkeampi, ei paljoa mutta kuitenkin sen verran, että sillä on vaikutuksensa matalilla rannikkoseuduilla. Ja merenpinnan noustua, nämä vaikutukset summautuvat ja vuoksen aiheuttamia tulvia voivaan nähdä tavallista laajemmilla alueilla. Nasan tutkijat pyrkivät varoittamaan juuri tästä asiasta epäonnistuneessa ja sekavassa tiedotteessaan.

Mitä sitten tulee tulevaisuudessa tapahtumaan, riippuu paljolti siitä, kuinka paljon merien pinnat kohoavat. Merien pinnan kohoamisesta on esitetty erilaisia ennusteita ja laskelmia, mutta toteutuvatko ne ja kuinka hyvin, onkin sitten jo kokonaan toinen juttu. Sen sijaan Kuun etäisyys maapallosta voidaan laskea ja niin teinkin tästä päivästä vuoteen 2070 asti.

Ensi tammikuussa (2.1.2022) uusikuun etäisyys on vain 358 034 km, joka siis merkitsee tavallista korkeampaa tulvavuoksea. Tämä onkin sitten korkein tulvavuoksi vähään aikaan, sillä seuraava tätäkin korkeampi tulee olemaan vasta 3.1.2045, jolloin on täysikuu ja Kuun etäisyys on 357 579 km. Lasketun aikajakson sisällä uusikuu 4.1.2049 tapahtuu Kuun ollessa vain 356 821 km etäisyydellä, ja vielä 4.1.2053 tapahtuva täysikuu 357 809 km etäisyydellä mahtuu joukkoon. Nämä kaikki ajankohdat ovat siis sellaisia, jolloin on joko supertäysikuu tai superuusikuu.

Sitten on koko joukko uusikuita ja täysikuita, jolloin tammikuun alussa Kuun etäisyys Maasta ei mahdu ”super”-määritelmään mutta etäisyys on keskimääräistä lyhyempi. Näitä vuosia ovat 2026, 2030, 2037, 2041, 2057, 2061 ja 2068. Nämä ajankohdat ovat sen verran kaukana tulevaisuudessa, että merien korkeudet ovat kasvaneet jo merkittävästi ja tulvavuoksien korkeudet ovat merkittävästi suurempia kuin nykyisin vastaavassa tilanteessa.

 

 

Auringonpimennys 10. kesäkuuta

Muutama vuosi onkin vierähtänyt siitä, kun viimeksi Tampereella nähtiin auringonpimennys. Edellinen kerta oli elokuun 11. päivänä 2018, jolloin vain noin 11,6 % Auringon halkaisijasta peittyi Kuun taakse. Tänä vuonna, kesäkuun 10 päivänä, peittymisprosentti on 42,5.

Yhtäläisyyksiä näiden kahden pimennyksen välillä on aika monta. Molempien pimennysten näkyvyysalue on pohjoisella pallonpuoliskolla. Pimennysten alkupiste sijaitsee Pohjois-Amerikan mantereen pohjoisosassa, etenee siitä Euroopan puolelle ja päättyy Venäjällä.

Tällä kertaa pimennys alkaa Hudsonin lahdella, etenee siitä Grönlannin luoteispuolitse pohjoisnavan yli ja päättyy itäisessä Siperiassa. Grönlannin luoteispuolella keskeisen pimennyksen kesto on kaikkein pisin: 3 minuuttia 51 sekuntia. Sielläkään pimennys ei ole täydellinen, vaan rengasmainen. Rengasmaisuus johtuu siitä, että uudenkuun asema radallaan sijaitsee kaikkein etäisimmillään maapallosta, kaksiviikkoa sitten oli täydenkuun aikaan ”superkuu” ja nyt sitten uudenkuun aikaan on ”mikrokuu”.

Auringonpimennys näyttää suunnilleen tällaiselta pimennyksen maksimin aikaan. Huomaa kuvan oikea valotus: näkyvissä ovat niin reunatummentuma kuin auringonpilkkujakin. Kuva © Kari A. Kuure.

 

Pimennyksen näkyminen

Jokaisella paikkakunnalla pimennys näkyy hieman eri tavalla, tämänhän tiedämme jo entuudestaan. Tampereella pimennys alkaa kello 12.48.05, on maksimissaan (42,5 %) kello 14.01.43 ja päättyy kello 15.14.49. ilmoitin tässä ajat sekunnin tarkkuudella, mutta ne voi huoletta pyöristää lähimpään minuuttiin, sillä laskentaohjelmat tekevät joitakin oletuksia ja niihin sisältyy aina jonkin verran virhettä. Näin ollen lasketut ajatkin sisältävät jonkin verran virhettä, joten pyöristys on täysin oikeaoppista.

Muualla Suomessa pimennyksen ajankohdat vaihtelevat muutaman minuutin puoleen tai toiseen. Tarkempia tietoja ajankohdista voi saada esimerkiksi Ursan nettisivulta pimennyksestä kertovasta artikkelista tai Tampereen Ursan Tähtitaivas nettisivulta.

Pimennyksen maksimi on suurin Lapissa: Utsjoella 60 %. Pienin se on Etelä- ja Kaakkois-Suomessa, jossa se on noin 39 %. Ero on siis merkittävä.

Pimennyksen havaitseminen

Varoitus – Älä milloinkaan katso suojaamattomin silmin tai millään optisella laiteella Aurinkoa. Auringonvalo on niin kirkas, että silmät vaurioituvat helposti ja nopeasti ja vauriot ovat pysyviä!

Jos katsot auringonpimennystä paljain silmin, niin silloin sinulla tulee olla Auringon katselemiseen soveltuva suodatin. Tällaisen suodattimen voit ostaa Ursa verkkokaupasta (pidä kiirettä, pimennykseen on vain muutama päivä aikaa). Jos sinulla on ennestään sopiva ja ehyt suodatin, toki voit sitä käyttää. Toinen vaihtoehto suodattimeksi on hitsauksessa käytettävä suojalasi numero (DIN) 14. Valitettavasti rautakaupoissa on harvoin näin tummaa lasia tarjolla mutta kysyä kuitenkin voi.

Jos sinulla ei ole tai et onnistu hankkimaan asianmukaista suojalasia, niin voit kuitenkin havaita pimennystä muilla keinoin. Jos sinulla on käytössäsi kaukoputki tai kiikari, voit sen avulla heijastaa Auringon kuvan vaikkapa valkoiselle pahville. Jos kaukoputkea tai kiikaria ei ole, niin voit tehdä ns. camera obscura:n. Tee pahviin pieni reikä (Ø noin 1 – 2 mm) ja aseta toinen pahvi jonkin matkan päähän reiällisestä pahvista. Reikä muodostaa Auringosta kuvan pahville ja näin voit seurata pimennyksen etenemistä turvallisesti. Etenkin lasten kanssa auringonpimennystä seurattaessa tällaiset heijastusmenetelmät ovat yleensä se paras vaihtoehto.

Valokuvaaminen

Auringonpimennyksen valokuvaaminen vaatii pitkäpolttovälisen teleobjektiivin tai kaukoputken. Niin kameran optiikka kuin kaukoputkikin on varustettava aurinkosuodattimella, sillä kamerakin voi vaurioitua kirkkaan auringonvalon vaikutuksesta.

Aurinkoa kuvattaessa tarvitset jalustan, johon kiinnität kameran. Jalustassa ei tarvitse olla seurantaa, joten aivan tavallinen kamerajalusta toimii hyvin. Jos käytät hyvin pitkäpolttovälistä teleobjektiivia tai kaukoputkea, silloin seuranta on lähes välttämätöntä, sillä Auringon liike taivaalla on sen verran nopeaa, että se siirtyy nopeasti kuvakentästä pois, jolloin sen etsiminen uudelleen kuvakenttään vie aikaa. Valloitusajat ovat kuitenkin sen verran lyhyitä, että sen vuoksi seurantaa ei tarvita.

Linssikaukoputki on varustettu suodattimella Auringon katsomista ja valokuvaamista varten. Seurantajalusta on kätevä, mutta ei välttämätön varuste, jonka avulla Aurinko pysyy kaukoputken kuvakentässä koko havaitsemisen ajan. Kuva © Kari A. Kuure.

 

Älä ylivalota Aurinkoa. Mitä lyhyempää polttoväliä käytät, sitä suurempi riski ylivalotukselle on. Aurinko on sen veran piirteetön, että ylivalotusta ei juurikaan huomaa, etenkin jos luottaa kameran automaattiseen valotukseen. Kamerassa pitäisikin olla esivalittuna ylivalotuksen varoitus, jolloin ylivalottuneet kohdat vilkkuvat varoitukseksi.  Ota koevalotuksia ennen pimennyksen alkua ja asettele kameran asetukset onnistuneen valokuvan mukaan. Onnistuneessa kuvassa Auringosta näkyy ainakin reunatummentuma mutta sen lisäksi tänä vuonna pilkkujakin on yleensä näkyvissä.

Varustaudu kameran ja seurantalaitteiden vara-akulla sillä pimennyksen kesto on yli 2, 5 tuntia. Jos tarkoituksesi on kuvat pimennys alusta loppuun, akkujen vaihtamistarve on enemmän kuin todennäköistä. Luonnollisesti myös varalla oleva muistikortti on tarpeen monestakin syystä, mutta paljon kuvatessa pienimmät muistikortit täytyvät nopeasti.

Hyvät ja onnistuneet kuvat voi julkaista Taivaanvahdissa muidenkin ihasteltavaksi. ”Standardikuvien” pimentyneestä Auringosta lisäksi voi ottaa ja julkaista kuvia myös itse havaintotilanteesta ja ihmisistä (muista julkaisulupa) katselemassa pimennystä. Vain mielikuvitus on rajana kuvavaihtoehtoja mietittäessä.

Havaintopaikka

Tällä kertaa pimennys tapahtuu keskipäivällä ja iltapäivän alussa. Näin ollen Aurinko on korkealla taivaalla ja näkyy helposti melkein missä tahansa. Valitse siis havaintopaikkasi sen mukaan mikä on turvallista: esimerkiksi oma parveke voi olla hyvä paikka tai kaupunkialueella puisto tai muu avoin alue.

Jos jostakin syystä et pääse seuraamaan auringonpimennystä omin silmin, niin netistä löytyy striimattuja lähetyksiä. Tampereen Ursa striimaa suorana pimennyksen kulkua, mikäli se sään puolesta on mahdollista. Pääset katsomaan striimiä YouTubesta Tampereen Ursa -kanavalta. Striimaus alkaa noin kello 12.40 aikoihin jos kaikki menee suunnitellusti.

Tamperen Ursan tähtitornilla ei järjestetä näytöstä pandemiarajoitusten vuoksi!

Sää

Suomessa sää vaihtelee tunnetusti hyvin nopeasti. Selkeä sää voi vaihtua varttitunnissa sateeksi, joten varaudu kaikenlaisiin olosuhteisiin. Vastaavasti sade voi muuttua kirkkaaksi auringonpaisteeksi aivan yhtä nopeasti, joten toivoa pimennyksen näkymisen suhteen ei kannata heittää, vaikka taivas pimennyksen alussa olisikin pilvessä.

Jos pimennystä et tällä kertaa onnistu näkemään, niin seuraava on 25. lokakuuta 2022, jolloin Auringon halkaisijasta noin 65 % peittyy Kuun taakse Tampereen horisontissa.

 

Starliner lähdössä toiselle testilennolle

Boeing yhtiön Starliner miehistöalus on lähdössä toiselle testilennolle (OFT-2) heinäkuun 30. päivän iltana Suomen aikaa. Lento on miehittämätön ja se suuntautuu Kansainväliselle avaruusasemalle. Telakointi avaruusasemalla tapahtunee seuraavana päivänä.

NASAn ja Boeing-yhtiön työntekijät valmistelevat tulevaa lentoa. Kuva Boeing/John Proferes.

Kantorakettina on Inited Launch Alliance:n Atlas V ja laukaisu tapahtuu Cape Canaveralin laukaisukompleksista 41. Jos lento onnistu kaikin puolin, NASA suunnittelee miehitetyn testilennon (CFT) suorittamista vielä tämän vuoden aikana.

Boeing yhtiön Starliner ohjelma on myöhässä alkuperäisestä aikataulustaan. Ensimmäinen testilento tapahtui joulukuussa 2019. Ensilennon piti tapahtua suunnilleen saman aikataulun mukaan kuin SpaceX yhtiön lennot, mutta odottamattomien ongelmien vuoksi ja jopa koronapandemian vuoksi aikataulu ei ole pitänyt. Nykyinen laukaisupäivämäärä päätettiin maaliskuun alkupuolella, jolloin laukaisun piti tapahtua huhtikuun 2 päivä. Tätä ennen laukaisupäivää on siirretty monta kertaa aina muutama kuukausi kerrallaan.

Raskaiden metallien atomeja on löydetty komeetoista koko aurinkokunnan alueelta ja kauempaa

eso2108 — Science Release / Pasi nurmi

19. toukokuuta 2021

Belgialaisen tutkimusryhmän uusi tutkimus, jossa on käytetty Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope (VLT) kaukoputken aineistoa, on osoittanut, että rautaa ja nikkeliä on komeettojen kaasukehässä koko Aurinkokunnassamme, jopa kaukana Auringosta. Puolalaisen tutkimusryhmän erillisessä tutkimuksessa, jossa käytettiin myös ESO:n dataa, kerrottiin, että myös jäisessä tähtienvälisessä komeetta 2I/Borisovissa on nikkeliä. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun kaukaisten komeettojen kylmistä kaasukehistä löytyy yleensä kuumiin ympäristöihin liittyviä raskaita metalleja.

Komeetan C/2016 R2 (PANSTARRS) kuvaan on sijoitettu ESON Parannal observatorion SPECULOOS kaukoputkella otettu spektri, josta on löydettävissä ”outoja” spektriviivoja ja jotka lopulta paljastuivat raudasta ja nikkelistä koostuvan kaasun aiheuttamaksi. Kuva ESO/L. Calçada, SPECULOOS Team/E. Jehin, Manfroid et al.

”Oli suuri yllätys löytää rauta- ja nikkeliatomeja kaikkien niiden komeettojen kaasukehistä, joita olemme havainneet kahden viime vuosikymmenen aikana. Näitä on noin 20, joista osa on kaukana Auringosta kylmässä avaruudessa”, Jean Manfroid Liègen yliopistosta Belgiasta sanoi. Hän johti uutta Aurinkokunnan komeettoja koskevaa tutkimusta, joka julkaistaan tänään Nature-lehdessä,

Tähtitieteilijät tietävät, että raskaita metalleja on komeettojen pölyisissä ja kivisissä sisäosissa. Mutta koska kiinteät metallit eivät yleensä ”sublimoidu” (muutu kaasumaisiksi) alhaisissa lämpötiloissa, he eivät odottaneet löytävänsä niitä kaukana Auringosta kiitävien kylmien komeettojen kaasukehistä. Nikkeli- ja rautahöyryä on nyt havaittu komeetoista jopa yli 480 miljoonan kilometrin päässä Auringosta, eli yli kolminkertaisesti Maan ja Auringon väliseltä etäisyydeltä.

Belgialainen tutkimusryhmä löysi komeettojen kaasukehästä rautaa ja nikkeliä suunnilleen yhtä suurina määrinä. Aurinkokunnassamme, esimerkiksi Auringossa ja meteoriiteissa oleva materia, sisältää yleensä noin kymmenen kertaa enemmän rautaa kuin nikkeliä. Tällä uudella tuloksella on siis vaikutuksia tähtitieteilijöiden käsitykseen varhaisen aurinkokunnan olosuhteista, vaikka tutkimusryhmä vielä pohtiikin, mitä tämä uusi tulos voisi tarkoittaa.

”Komeetat muodostuivat noin 4,6 miljardia vuotta sitten Aurinkokunnan ollessa hyvin nuori, eivätkä ne ole muuttuneet niistä ajoista. Siinä mielessä ne ovat kuin fossiileja tähtitieteilijöille”, tutkimuksen toinen kirjoittaja Emmanuel Jehin, myös Liègen yliopistosta, sanoi.

Vaikka belgialainen tutkimusryhmä on tutkinut näitä "muinaisia" kohteita ESO:n VLT:llä lähes 20 vuoden ajan, he eivät olleet aikaisemmin havainneet nikkelin ja raudan olemassaoloa komeettojen kaasukehässä. ”Tämä löytö ohitti seulamme monen vuoden ajan”, Jehin sanoi.

Tutkimusryhmä käytti ESO:n VLT:ssä olevaa Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) instrumenttia datan keräämiseen. Se hyödyntää spektroskopiaksi kutsuttua tekniikkaa analysoidakseen komeettojen kaasukehiä eri etäisyyksillä Auringosta. Tämä tekniikka antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden selvittää avaruuden kohteiden kemiallisia koostumuksia. Jokainen kemiallinen aine saa aikaan ainutlaatuisen allekirjoituksensa, eli joukon spektriviivoja, jotka näkyvät kohteista kerätyn valon spektrissä.

Belgialainen tutkimusryhmä oli havainnut UVES-datassa heikkoja, tunnistamattomia spektriviivoja ja huomannut tarkemmin asiaa tarkasteltuaan, että ne vihjaavat neutraalien rauta- ja nikkeliatomien esiintymiseen. Syy siihen, miksi raskaita elementtejä oli vaikea tunnistaa, on se, että niitä on hyvin pieniä määriä. Ryhmän arvion mukaan jokaista sataa kiloa vettä kohti, komeettojen kaasukehässä on vain 1 g rautaa, ja suunnilleen saman verran nikkeliä.

”Yleensä rautaa on 10 kertaa enemmän kuin nikkeliä, mutta löytämiemme komeettojen kaasukehistä löytyi suunnilleen sama määrä molempia alkuaineita. Päädyimme siihen tulokseen, että ne saattaisivat tulla komeetan ytimen pinnalla olevasta erityisestä materiaalista, joka sublimoituu melko alhaisessa lämpötilassa vapauttaen rautaa ja nikkeliä suunnilleen samoissa mittasuhteissa" Damien Hutsemékers, joka on myös belgialaisen ryhmän jäsen Liègen yliopistosta, sanoi.

Vaikka tutkimusryhmä ei ole vielä varma, mitä tämä aine voisi olla, niin seuraavat tähtitieteen havaintolaitteet, kuten ESO:n tulevan Erittäin suuren teleskoopin (ELT) Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) instrumentti, antavat tutkijoille mahdollisuuden vahvistaa näiden komeettojen kaasukehästä löytyvien rauta- ja nikkeliatomien lähteen.

Belgialaisryhmä toivoo tutkimuksensa pohjustavan tietä tulevalle tutkimukselle. ”Nyt ihmiset etsivät vastaavia tuloksia muista kaukoputkista peräisin olevasta arkistodatasta”, Jehin sanoi. ”Uskomme, että tämä käynnistää tästä aiheesta myös uusia tutkimushankkeita”.

 

Tähtienväliset raskaat metallit

Toinen tänään Nature-lehdessä julkaistu merkittävä tutkimus osoittaa, että raskaita metalleja esiintyy myös tähtienvälisen komeetan 2I/Borisov kaasukehässä. Puolalainen ryhmä havaitsi tätä ensimmäistä kertaa Aurinkokunnassamme vieraillutta 'alien'-komeettaa X-shooter spektrografilla ESO:n VLT-kaukoputkella. Tämä tapahtui komeetan lentäessä ohitsemme noin puolitoista vuotta sitten. He havaitsivat, että 2I/Borisovin kylmässä kaasukehässä on kaasumaista nikkeliä.

”Meillä oli aluksi vaikea uskoa, että atomimuodossa olevaa nikkeliä voisi todella olla 2I/Borisovissa niin kaukana Auringosta. Vaatii lukuisia testejä ja tarkastuksia ennen kuin pystyimme vihdoin vakuuttamaan itsemme tästä havainnosta", tutkimuksen tekijä Piotr Guzik Jagiellonilaisesta yliopistosta Puolasta, kertoi. Löydös oli yllättävä, koska ennen tänään julkaistuja kahta tutkimusta, raskaita metalleja oli havaittu vain kuumista ympäristöistä, kuten ultrakuumien eksoplaneettojen kaasukehistä tai liian lähelle Aurinkoa kulkeneiden haihtuvien komeettojen kaasukehistä. 2I/Borisovia havaittiin, kun se oli noin 300 miljoonan kilometrin päässä Auringosta, joka vastaa noin kahta Maan ja Auringon välistä etäisyyttä.

Tähtienvälisten kappaleiden yksityiskohtainen tutkiminen on tieteelle erityisen arvokasta, koska niiden mukana kulkee korvaamatonta tietoa muista planeettajärjestelmistä, joista ne ovat peräisin. ”Yhtäkkiä ymmärsimme, että kaasumaista nikkeliä on myös galaksimme muista kolkista peräisin olevissa komeettojen kaasukehissä”, toinen tutkimuksen kirjoittaja Michał Drahus, myös Jagiellonialaisesta yliopistosta, sanoi.

Puolalais- ja belgialaistutkimusten mukaan 2I/Borisovin ja Aurinkokunnan komeetoilla on vielä enemmän yhteistä kuin aiemmin on luultu. ”Kuvitelkaa, että Aurinkokuntamme komeetoilla on todellisia vastinpareja myös muissa planeettakunnissa.”, Drahus totesi lopuksi.