uniVersI/O


Category Archive

The following is a list of all entries from the Aurinkokunta category.

Poimintoja, osa I

Suomen kesä on lyhyt ja ytimekäs, mutta paljon mielenkiintoista ehti kuitenkin tapahtua tieteen saralla. Tässä muutamia poimintoja mielenkiintoisimmista tiedeuutisista. Jatkoa seuraa…

Antimateriavyöhyke Maan ympärillä

Credit: NASA

Antimateriaa on erittäin hankalaa valmistaa laboratoriossa, sillä päästessään kosketuksiin materian kanssa se tuhoutuu ja muuttuu välittömästi säteilyksi. Ainoa keino sen säilytykseen on pitää antimateriaa kasassa magneettikentän avulla irti sen säilytysastian seinistä. Maailmanennätys antimaterian, tarkemmin antivedyn, säilömisessä onkin vain 15 minuuttia. Tämän lisäksi antimateriaa täytyy synnyttää törmäyttämällä lähes valonnopeudella kulkevia protoneja kohtioon, jolloin törmäystuotteeksi syntyy fantastinen määrä eri hiukkasia, muunmuassa antiprotoneja. Antimateriatutkijan elämä ei siis ole helppoa, koska elämme keskellä erittäin materiapainotteista maailmaa. Maan pinnalta poistuessa materiatiheys putoaa kuitenkin huomattavasti, minkä lisäksi antimateriaa eristäviä magneettikenttiä risteilee avaruudessa siellä sun täällä. Käyttäen PAMELA -instrumenttia tutkijat ovat löytäneet antiprotoneita avaruudesta, joita Maan magneettikenttä pitää otteessaan. Antiprotonit löytyivät tarkemmin ottaen Van Allenin säteilyvyöhykkeen alueesta nimeltä Etelä-Atlantin anomalia, jossa säteilyvyöhyke tulee lähimmäksi Maan pintaa (noin 350-600 kilometriä Maan pinnan yläpuolella). Antiprotonit muodostuvat Maan ympärille osittain samaan tapaan kuin Maan pinnalla laboratoriossakin, kun kosmiset säteet, jotka ovat lähes valonnopeudella kulkevia hiukkasia (mm. alfaytimiä ja protoneita), törmäävät Maan ilmakehän ulko-osiin synnyttäen protoneita ja antiprotoneita. Antiprotonit jäävät kiertämään Maata vangittuina Maan magneettikenttään, kunnes ne tuhoutuvat törmätessään tavalliseen aineeseen, tyypillisesti kuljettuaan keskimäärin kymmenisen tuhatta kilometriä säteilyvyöhykkeessä. Havaittuaan 850 päivää säteilyvyöhykettä, PAMELA rekisteröi kaiken kaikkiaan 28 antiprotonia. Havaittujen antiprotonien määrä ei ehkä kuulosta kovin suurelta, mutta ottaen huomioon, että PAMELA havaitsi luotettavasti vain muutaman antiprotonin, havainnot voidaan ekstrapoloida kattamaan koko havaintoaikana säteilyvyöhykkeessä olevien antiprotonien määrä, joka on kolme kertaluokkaa suurempi kuin tähtienvälisessä avaruudessa. Näin ollen Etelä-Atlannin anomalia on rikkain antiprotonien lähde lähiavaruudessa. Vielä on epäselvää voitaisiinko antiprotoneita käyttää jotenkin hyödyksi, mutta ehkäpä tulevaisuudessa antiainetta voitaisiin kerätä luotaimien polttoaineeksi. Esimerkiksi sadan tonnin hyötykuorman lähettäminen vuoden mittaiselle matkalle Jupiteriin ja takaisin vaatisi ainoastaan alle 10 mikrogrammaa antiainetta.

Tieteellinen artikkeli

Raportti antiaineen keräämisestä ja käytöstä 

Oliko Maalla joskus kaksi kuuta?

Credit: Jutzi & Asphaug

Vaikka Kuu onkin avaruuden kappaleista meille lähin ja tutuin, sekä ainoa johon ihminen on jalallaan astunut, tutkijat ovat kiistelleet sen syntyperästä yli sata vuotta. Pikkuhiljaa vallalle on asettunut teoria, jonka mukaan Kuu syntyi, kun hypoteettinen protoplaneetta Theia törmäsi Maahan noin 50 miljoonaa vuotta Aurinkokunnan muodostumisen jälkeen. Theian törmäyksen nostattama Maa-aines kasautui vähitellen suuremmiksi kappaleiksi Maan ympärille, jotka loppujen lopuksi muodostivat Kuun. Viitteitä teorian paikkansapitävyydelle on saatu Kuusta tuoduilla näytteillä, joista mitattu hapen isotooppisuhde on lähes identtinen Maasta otettujen näytteiden kanssa. Mutta Kuulla riittää vielä mysteereitä selvitettäviksi. Esimerkiksi Kuun kääntöpuoli, joka osoittaa aina Maasta poispäin on täysin eri näköinen kuin Maahan näkyvä puoli. Meille tutumpi puolisko on tasainen, matala ja merien peitossa, kun taas Kuun kääntöpuoli on vuoristoinen ja täynnä kraatereita. Aikaisemmin tutkijat ovat selittäneet rakenteellisen eron Kuun eri puolien välillä vuorovesivoimilla. Koska Kuu on vuorovesilukkiutunut Maan kanssa, se on voinut aiheuttaa epäsymmetristä vuorovesikuumentumista, konvektiivisiä prosesseja ja merien kristalloitumista kun Kuu oli mahdollisesti vielä sulaa kiveä. Nyt tutkijat ovat kuitenkin ehdottaneet vaihtoehtoista tapaa Kuun puoliskojen erilaisuudelle. Selittääkseen rakenteellisen eron Kuun eri puolien välillä tutkijat simuloivat tilanteen, jossa Theian törmäyksen jälkeen Maan ympärille muodostui hetkellisesti kaksi kuuta. Useamman kuun pitäminen Maata kiertävillä radoilla on kuitenkin hyvin epästabiili järjestelmä, ja ennen pitkää (noin kymmenen tuhannen vuoden aikaskaalalla) se hajoaa. Mikäli toinen kuu, joka simulaation mukaan olisi halkaisijaltaan noin kolmasosa Kuusta, törmäsi hitaasti Kuuhun (eli pikemmin tarttuisi kiinni Kuuhun, kuin mäjäyttäisi sitä tuhannen päreiksi, kts. kuva yllä), se olisi voinut muodostaa samanlaiset erot Kuun pinnanmuodoissa mitä tänä päivänä havaitsemme. Koska pienemmän kuun pinta olisi vanhempaa sen jähmettyessä nopeammin kuiden muodostumisen jälkeen, kyseinen malli ennustaa, että Kuusta pitäisi löytyä eri ikäisiä kivilajeja, joten tätä teoriaa voidaan tulevaisuudessa testata. Kuun syntyperään on odotettavissa lähiaikoina lisää tietoa, kun juuri laukaistu Kuun painovoimakenttää erittäin tarkasti mittaava GRAIL -luotain pääsee perille uudenvuoden aattona.

Tieteellinen artikkeli

Kylmin tähti

Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA

Tavallisesti ajattelemme tähtien olevan valtavan kuumia energiapalloja, jotka fuusioimalla atomeja niiden ytimien miljoonien asteiden lämpötiloissa säteilevät energiaa ympäröivään avaruuteen. Mutta avaruus on myös täynnä tähtiä, jotka ovat ovat kylmempiä kuin keskiverto pitsauuni. Nämä nk. ruskeat kääpiöt ovat tähtiä, jotka ovat massiivisempia kuin suurimmat kaasuplaneetat, mutta eivät tarpeeksi massiivisia ollakseen täysivertoisia tähtiä. Jotta tähti pystyy fuusioimaan vetyä heliumiksi sen täytyy painaa vähintään noin 75 Jupiterin massan verran. Mikäli tähti painaa vähemmän, sen painovoima ei riitä luomaan tarpeeksi hikisiä olosuhteita tähden keskustaan, jotta vety-ytimien välinen vahva voima ylittyisi ja vedyn fuusioituminen heliumiksi pääsisi käyntiin. Fuusion sijasta tähden keskustaan syntyy painovoimaa vastustava kvanttimekaaninen paine elektronien välille. Tämä tasapainotila säilyy koko tähden loppu elämän, joten tähti hiljalleen himmenee ja jäähtyy kohti tausta-avaruuden lämpötilaa. Massiivisimmat ruskeat kääpiöt voivat syntyessään fuusioida deuteriumia ja litiumia ytimissään, mutta ne jäähtyvät suhteellisen nopeasti ja fuusio loppuu viimeistään miljardin vuoden kuluttua tähden syntymästä. Alle 13 Jupiterin massan ruskeat kääpiöt eivät ole tarpeeksi massiivisia edes fuusioimaan deuteriumia tai litiumia, ja yleisesti ottaen tätä rajaa pidetäänkin erottamaan ruskeat kääpiöt kaasuplaneetoista. Nyt tähtitieteilijät ovat löytäneet kylmimmän ruskean kääpiön (WISE 1541-2250), jonka pintalämpötila on vaivaiset 25 astetta. Tähti sijaitsee noin yhdeksän valovuoden päässä Maasta tehden siitä tähän mennessä seitsemänneksi lähimmän tähden. WISE 1541-2250 havaittiin nimensä mukaan NASA:n WISE -infrapunasatelliitilla, jonka herkät instrumentit pystyivät havaitsemaan tähdestä tulevan heikon infrapunasäteilyn (300 Kelvinin mustan kappaleen säteilyn maksimi osuu juuri infrapuna-alueelle). Varmistaakseen uuden löytönsä olevan ruskea kääpiö, tutkijat havaitsivat tähden spektriä Magellan -teleskoopilla, josta he löysivät veden ja metaanin absorptioviivoja — merkkejä ruskean kääpiön kaasukehästä. Uusi löytö osoittaa, että lähiavaruudessa voi majailla täysin uusi tähtipopulaatio, jota emme ole aikaisemmin vain huomanneet johtuen niiden kylmästä ja heikosta säteilystä. On hyvin mahdollista, että joku päivä havaitsemme tähden joka osoittautuu sijaitsevan lähempänä meitä kuin lähin tähti Proxima Centauri.

Kuvapoiminta I:

HiRISE -kameran ottama kuva maanalaisesta luolasta Marsin pinnalla. Luola on todennäköisesti laavatunneli − jäänne Marsin tuliperäisestä menneisyydestä. Jostain tuntemattomasta syystä Marsin pinta on romahtanut laavatunnelin päältä muodostaen noin 35 metriä leveän ja 20 metriä syvän aukon luolaan ja sen ympärille pienehkön kraaterin luoden vastustamattoman mysteerisen vaikutelman.

Credit: NASA/JPL/University of Arizona

Videopoiminta I:

Kiehtovaa magneettisen nesteen liikehdintää saippuakylvyssä.


Tiedeviikko 14+15/11

Supermassiivisen mustan aukon lounas

Credit: NASA/CXC/M.Weiss

28. päivä maaliskuuta Swift -röntgensatelliitin Burst Alert Telescope -ilmaisin havaitsi voimakkaan röntgenpurkauksen, mikä alkuun näytti aivan tavalliselta gammasädepurkauksen jälkihehkulta, ja sille annettiinkin nimi GRB 110328A. Gammasädepurkaus syntyy, kun hyvin massiivinen tähti luhistuu mustaksi aukoksi, tai kun kaksi toisiaan kiertävää neutronitähteä törmää toisiinsa muodostaen mustan aukon. Tähden nopea luhistuminen tai neutronitähtien törmäys aiheuttaa äärimmäisen energeettisen räjähdyksen, joka lähettää gammasäteitä kahdessa toisiaan vastakkaisessa hiukkassuihkussa. Gammasädepurkauksen kesto on hyvin lyhyt, vaihdellen muutamista sekunneista minuutteihin, mutta purkauksen energia vastaa Auringon koko elinkaarensa aikana syntyvän säteilyn energian määrää. Hiukkassuihkujen törmätessä tähtienväliseen aineeseen, ne hidastuvat ja säteilevät yhä pidemmillä aallonpituuksilla röntgensäteistä radioaaltoihin asti. Tämä jälkihehku kestää yleensä päiviä, jopa viikkoja gammasädepurkauksen jälkeen. GRB 110328A osoittautui kuitenkin nopeasti aivan erilaiseksi gammasädepurkaukseksi, sillä vielä viikon jälkeen Swift havaitsi kohteesta vuorotelleen kirkastuvaa ja himmenevää säteilyä (kts. kuva alla).

Credit: NASA/Swift/Penn State/J. Kennea

Tähtitieteilijät eivät olleet koskaan havainneet yhtä kirkasta ja pitkään säteilevää kohdetta. Lisähavainnot Hubble -avaruusteleskoopilla ja Chandra -röntgenteleskoopilla osoittivat, että GRB 110328A sijaitsee 3.8 miljardin valovuoden päässä olevan galaksin keskellä. Niinpä on hyvin todennäköistä, että gammasädepurkaus on kytköksissä galaksin keskustassa sijaitsevaan supermassiiviseen mustaan aukkoon. Supermassiiviset mustat aukot ovat miljoonien tai miljardien Auringon massan painoisia mustia aukkoja, joiden ajatellaan sijaitsevan jokaisen massiivisen galaksin (kuten Linnunradan) keskustassa. Tutkijat ajattelevatkin, että kyseinen gammasädepurkaus johtui yhden galaksin tähden ajautumisesta liian lähelle mustaa aukkoa, jolloin supermassiivisen mustan aukon aiheuttamat vuorovesivoimat repivät tähden kappaleiksi (kts. kuva yllä). Irtonainen tähtiaines kerääntyi supermassiivisen mustan aukon ympärille muodostaen ns. kertymäkiekon, josta materia lähellä mustaa aukkoa linkoutuu ulospäin voimakkaan magneettikentän avustuksella mustan aukon navoilta kahdessa toisiaan vastakkain olevissa hiukkassuihkuissa, samaan tapaan kuin varsinaisissa gammasädepurkauksissa. Kertymäkiekossa sijaitseva materia ei kuitenkaan kerralla putoa mustaan aukkoon tai linkoudu hiukkassuihkuihin, vaan se ruokkii mustaa aukkoa ja hiukkassuihkuja pikku hiljaa, aiheuttaen havaitunlaisen pitkäikäisen ja kirkkaudeltaan vaihtelevan purkauksen. GRB 110328A on kuitenkin niin kirkas, että yllä mainittu skenaario pätee ainoastaan mikäli Maa sijaitsee suoraan kohti yhtä hiukkassuihkua, jolloin suhteellisuusteorian mukaan säteily näennäisesti voimistuu. Maa sijaitsee kuitenkin niin kaukana tästä kohteesta, joten hiukkassuihkujen säteily ei aiheuta meille minkäänlaista vaaraa. Päinvastoin meillä on mahdollisuus ihastella yhtä maailmankaikkeuden ihmettä aitiopaikalla.

NASA:n lehdistötiedote

Pioneer-anomalia

Credit: NASA

Käsi pystyyn kuka muistaa vielä Pioneer-anomalian? Kyseessä on yksi viime vuosikymmenen suurimmista ratkaisemattomista kysymyksistä astrofysiikassa. Ongelma on siis seuraavanlainen. Pioneer 10 ja 11 luotaimet laukaistiin 1970-luvun alkupuolella kohti Jupiteria ja Saturnusta. Saavutettuaan kohteensa luotaimet jatkoivat matkaansa pois Aurinkokunnasta, niiden nopeuden kuitenkin hidastuen pikku hiljaa Auringon vetovoiman vaikutuksesta. Mutta tarkat mittaukset osoittivat, että luotaimet hidastuivat enemmän kuin niiden olisi pitänyt, aivan kuin joku näkymätön voima vetäisi niitä kohti Aurinkoa. Vähennettyään Auringon ja planeettojen painovoimakentistä aiheutuvat häiriöt, hidastuvuudeksi jäi vielä jäljelle minimaalinen (8.74±1.33)*10^-10 m/s². Kyseessä on kuitenkin todellinen, mitattava vaikutus, joten kysymys kuuluukin mistä se on peräisin. Tutkijat ajattelivat ensimmäiseksi, että avaruusaluksen lämpösäteily aiheuttaisi ylimääräisen hidastuvuuden, mutta loppujen lopuksi päätyivät selittämään vain 67% hidastuvuudesta. Selittämätön voima räjäytti fysiikan uusien lakien teorioiden pankin ja hidastuvuutta on selitetty mm. Auringon painovoiman olevan voimakkaampi suurilla etäisyyksillä (nk. modifioitu newtonilainen dynamiikka). Nyt tutkijat ovat toistaneet alkuperäisen luotaimen lämpösäteilylaskun. Alkuperäinen tutkimus vain arvioi karkeasti vaikutuksen luotaimen lämpösäteilyn heijastumisesta sen rakenteista, mutta uudessa tutkimuksessa tutkijat mallinsivat tietokoneella, kuinka luotaimen lämpösäteily tarkkaan ottaen heijastuu ja mihin suuntaan se jatkaa matkaansa. Mallinnus perustui 1970-luvulla, eli osuvasti Pioneer-luotaimien aikakautena kehitettyyn tekniikkaan nimeltään Phong-varjostus, jota nykyään käytetään yleisesti renderointiohjelmissa mallintamaan heijastuksia kolmiulotteisista kappaleista. Tutkimuksessa saatiin selville, että lämpösäteily päätarvikesäiliön takaseinästä osuu luotaimen antenniin ja kimpoaa siitä takaisin. Koska antenni osoittaa kohti Maata ja näin ollen myös kohti Aurinkoa, heijastuksien aiheuttama säteily lisää luotaimen hidastuvuutta juuri tarvittavan määrän, jotta anomalia häviää. Näyttäisi vahvasti siltä, että uusia fysiikan lakeja ei tarvittaisikaan tämän ilmiön selittämiseksi.

Tieteellinen artikkeli 

Uusi hiukkanen, uusi voima?

Tieteen eturintamalla signaalin erottaminen kohinasta on erittäin vaikeaa, kuten käy ilmi tästäkin tuloksesta, jonka juuri lopettamaisillaan oleva hiukkaskiihdytin Tevatron on löytänyt. Toisin kuin LHC:ssä, joka törmäyttää vastakkain kahta protonisuihkua, Tevatronissa on protoni ja antiprotonisuihkut. Nyt Tevatronin aineistosta on löytynyt viitteitä täysin uudesta hiukkasesta törmäyksissä, jotka tuottavat W- ja Z-bosoneita, eli heikon vuorovaikutuksen välittäjähiukkasia. WZ-pareja syntyy törmäyksissä satunnaisesti ja ne eivät ole kovinkaan pitkäikäisiä, vaan hajoavat nopeasti stabiileimmiksi hiukkasiksi, jotka selviävät hiukkaskiihdyttimen ilmaisimille asti. Havaitsemalla törmäyksen hajoamistuotteita, pystytään niiden alkuperä jäljittämään. Summaamalla hajoamistuotteiden energiat yhteen saadaan selville, minkä hiukkasen hajoamisesta ne ovat peräisin ja kuinka paljon tuo kyseinen hiukkanen painaa. Valitsemalla havainnot sopivia kriteerejä käyttäen tutkijat pystyivät poimimaan sellaiset reaktiot, joissa W/Z-bosoneita oletettavasti syntyy, laskea niiden energian ja verrata sitä tunnettuun W/Z-bosonin energiaan. Tutkijoiden täytyi ottaa myös huomioon muita prosesseja, joiden hajoamistuotteet näyttävät samanlaisilta, esimerkiksi huippu-kvarkin hajoaminen. Loppujen lopuksi tutkijat päätyivät tähän:

Credit: Fermilab

Vasen kuvaaja näyttää, kuinka havaitut hajoamisreaktiot jakautuvat eri hiukkasille. Väritetyt alueet vastaavat kunkin hajoamistuotteen teoreettisesti laskettua mallia. Kuitenkin näyttäisi siltä, että malli ei aivan sopisi havaintoihin 120-160 GeV/c² (hieman hassu massan yksikkö, mutta käytännöllinen hiukkasten parissa työskenteleville, 1 GeV/c² ≈ 1.78*10^-27 kg) alueella. Tämä ylijäämä erottuu paremmin kun aineistosta vähennetään kaikki muu paitsi W/W- ja W/Z-bosoniparien aiheuttama piikki noin 80 GeV/c² kohdalla, eli juuri siellä missä sen teorian mukaan pitäisikin olla. Samanlainen piikki on kuitenkin havaittavissa 144 GeV/c² ympärillä, missä nykyteorian mukaan ei pitäisi sijaita mitään hiukkasta. Sen ei myöskään pitäisi olla Higgsin hiukkanen, vaan kyseessä olisi täysin tieteelle uusi hiukkanen. Mutta kuinka merkittävä tämä tulos on? Tiukkojen testien jälkeen, tutkijat päätyivät tulokseen, että todennäköisyys havaita mittauskohinasta samanlainen piikki on 0.00076, vastaten 3.2 sigman (keskihajonnan) merkitsevyyttä. Kun signaali ylittää tieteessä kolme sigmaa, tutkijat alkavat innostua asiasta, mutta se ei vielä tarkoita, että kyseessä olisi todellinen signaali. Niinpä lisäaineisto olisi tässäkin tapauksessa paikallaan, jota varmasti saadaan piakkoin LHC:n syövereistä.

Tieteellinen artikkeli

Viikon video

50-vuotta sitten ihmiskunta muuttui avaruusmatkailevaksi sivilisaatioksi.


2011: Elämää avaruudessa?

 

Maailmankaikkeuden laajenemisen johdosta jokainen avaruuden piste voi ajatella olevansa keskipiste, josta kaikki muut avaruuden pisteet loittonevat

Onko avaruudessa elämää? On. Me olemme siitä hyvä esimerkki. Eikä sen perusteella, että emme ole vielä löytäneet/tavanneet/havainneet muuta elämää Maapallon ulkopuolelta voi vetää johtopäätöstä oman elämämme ainutkertaisuudesta. Ihmiset ovat olleet väärässä aikaisemminkin asettaessaan itsensä erityisasemaan maailmankaikkeudessa. Esimerkiksi olemme joskus ajatelleet Maapallon, Auringon tai Linnunradan keskustan sijaitsevan universumin keskipisteessä. Nämä käsitykset on kuitenkin kumottu ennemmin tai myöhemmin tähtitietellisten havaintojen myötä. Tämän päivän tietämyksen mukaan koko maailmankaikkeuden keskipisteellä ei ole hyvää määritelmää. Toisin sanoen on yhtäpitävää sanoa maailmankaikkeuden keskipisteen sijaitsevan jokaisessa avaruuden pisteessä tai että sitä ei ole olemassa ollenkaan (kts. kuva oikealla). Alkuräjähdyksen jälkeen äärimmäisen tiheä, kuuma ja pieni maailmankaikkeus paisui tai venyi suuremmaksi samaan tapaan kuin puhallettava ilmapallo (tosin maailmankaikkeus on avaruudellisilta mitoiltaan kolmiulotteinen, joten yksi avaruusulottuvuus täytyy redusoida pois tässä analogiassa). Yhtälailla maailmankaikkeuden kuin ilmapallon pinnan keskipistettä on mahdotonta määrittää. Mikäli tämän alustuksen jälkeen voidaan sanoa, että elämän esiintyminen Maapallon ulkopuolella on mahdollista (sulkien pois astronautit, kosmonautit, taikonautit, apinat, koirat, kissat, hiiret, rotat, kalat, hämähäkit, sisiliskot, sammakot, kilpikonnat ym. Maa-lähtöiset elämänmuodot, joita on todistetusti nähty avaruudessa), kysymys herää miten ja milloin sitä havaitaan? Jääkö vuosi 2011 historiaan ekstraterrestiaalisen elämän löytymisen vuotena?

Vikingit Marsissa

Vuonna 1976 NASA:n kaksi Viking-luotainta laskeutui Marsin pinnalle varustettuna neljällä eri kokeella, jotka oli suunniteltu antamaan varmoja todisteita elämän esiintymisestä punaisella planeetalla. Ensimmäinen koe käristi Marsin pinnalta kerätyn maanäytteen ja analysoi syntyneestä kuumasta kaasusta orgaanista hiiltä, jota ei löytynyt. Toinen ja neljäs koe ruiskutti ravinteita ja sitten hiiltä kahdelle näytteelle toiveena herättää horroksessa olevia marsilaisia mikrobeja ahmimaan tarjolla olevia herkkuja, mutta tulokset vastasivat täysin kontrolleista saatuja. Kolmas koe antoi kuitenkin posiitivisen tuloksen. Jokin Marsin punaisessa hiekassa absorboi luotaimen syöttämää radioaktiivista hiiltä ja sylkäisi sen hiilidioksidipilven mukana pois aivan kuten elävä, hengittävä solu tekisi. Joten löytyikö Marsin pinnalta elämää? Tänä päivänä on varsin helppo sanoa, että ei löytynyt. Jo Viking-luotaimen tutkijat joutuivat luopumaan ajatuksesta koska koetta ei pystytty toistamaan sekä ensimmäinen, toinen ja neljäs koe osoittivat, että Marsin pinta ei sisältänyt orgaanista hiiltä, ja jos jotain elävää siellä olisikin ollut niin se ei ollut kovin nälkäinen. Viking-luotaimien mysteeri ratkesi, kun vuonna 2008 NASA:n Phoenix-luotain laskeutui lähelle Marsin pohjoisnapaa ja havaitsi perkloraattia Marsin pinnalla. Perkloraatti on hyvin reaktiivinen molekyyli, joka voi muodostaa hiilidioksidikaasua reagoidessaan hiilen kanssa ja se selittää Viking-luotaimen kolmannessa kokeessa havaitut tulokset täysin.

Elämän kriteereistä

Enceladus

Mitä muuta Viking-luotaimien kokeista jäi käteen, kuin läjä Marsin elotonta pintaa? Ainakin se, että tutkijat eivät tarpeeksi ajatelleet Marsissa vallitsevia olosuhteita; kuivajäätynyt ja säteilylle altis pinta on varsin vihamielinen ympäristö elämälle, joita luotaimien kokeet oli suunniteltu havaitsemaan. Niinpä elämän etsimisessä avaruudesta on palattu siihen minkä tunnemme parhaiten: elämän Maan pinnalla. Yksi välttämättömistä kriteereistä maankaltaiselle elämälle on nestemäisen veden esiintyminen. Elämä alkoi Maapallolla merissä ja kaikki tunnetut organismit eivät voi selvitä loputtomiin ilman vettä, joten nestemäisen veden esiintyminen planeetan tai kuun pinnalla antaa mahdollisuuden elämälle (kuten sen tunnemme) syntyä ja kehittyä. Tänä päivänä Marsin ilmakehän paine on niin pieni, että vesi ei pysy nestemäisenä Marsin pinnalla. Toisaalta pinnalla esiintyneestä vedestä kaukaisessa menneisyydessä on saatu enenevässä määrin merkkejä, ja nestemäistä vettä voi yhä esiintyä pinnan alla. Myös Jupiterin kuun Europan ja Saturnuksen kuun Enceladuksen pinnan alla ajatellaan olevan meriä. Muinaisten jokien ja järvien jättämät uomat tai pinnanalaiset meret voivat olla paikkoja, joista elävää tai fossiloitunuttta elämää voisi mahdollisesti löytyä. Mutta yksin nestemäisen veden esiintyminen tai sen mahdollisuus esiintyä planeetan pinnalla ei ole nk. biosormenjälki, elämän ehdoton merkki, vaan muitakin kriteereitä tarvitaan elämän etsimisessä.

Miksi tyytyä vain hiileen?

Tähän mennessä olemme etsineet vain hiilipohjaista elämää, mutta kenties elämää voi syntyä pohjautuen muihin atomeihin. Ehkä jossain on olemassa elämänmuotoja, jotka pohjautuvat silikoniatomeihin tai hengittävät metaania. Voiko elämä muodostua ilman DNA:ta, tarvitseeko evoluutio biologisia polymeerejä tai voisiko jokin muu neste kuin vesi pitää yllä kemikaalisia prosesseja, joiden ajatellaan johtaneen elämän syntyyn Maapallolla? Näihin kysymyksiin etsivät vastauksia astrobiologit yhdessä synteettisten biologien kanssa. Pohjautuen tuntemaamme hiilipohjaiseen elämään voidaan olettaa, että mahdollisuus maankaltaisen elämän syntyyn on olemassa myös muuallakin avaruudessa. Niinpä tutkijat lastaavatkin luotaimia kokeilla, jotka keskittyvät tuttuihin biosormenjälkiin. Esimerkiksi hiilipohjainen elämä suosii tiettyjä hiilen isotooppeja, joten mittaamalla kivestä hiilen eri isotooppien suhdetta antaa vihiä olemassa olevan tai olleen elämän esiintymisestä. Nämä menetelmät ovat myös helposti testattavissa maanpinnalla, joten niiden luotettavuus on hyvä.

Elämää joka puolella

Deinococcus radiodurans

Maapallolla esiintyy myös erittäin rankoissa olosuhteissa eläviä ekstremofiilejä, esimerkiksi veteen upotetussa ydinreaktorissa eleleviä sauvabakteereja tai organismeja, jotka menestyvät vahvasti happoisessa tai emäksisessä ympäristössä, kiven sisässä vailla häivähdystäkään Auringosta, sadan asteen lämpötiloissa tai -15 asteen pakkasessa, korkeassa paineessa tai hyvin kuivissa olosuhteissa. Bakteerimaailman ehdoton kestävyyskuningas on kuitenkin polyekstremofiili Deinococcus radiodurans, joka selviää kylmästä, kuivuudesta, tyhjiöstä, happoisista olosuhteista ja kestää tuhansia kertoja voimakkaampaa säteilyä kuin ihminen. Ensimmäisenä tämä bakteerimaailman Conan Bakteeri tavattiin säteilytetystä jauhelihasta 50-luvulla tehdyssä kokeessa, jossa tutkittiin voidaanko purkitettua jauhelihaa steriloida käyttäen gammasäteilyä. Tämän jälkeen Deinococcus radioduransia on tavattu lähes kaikkialla lähtien norsun ulosteista graniittiin Antarktiksen kuivissa laaksoissa (ympäristö, joka muistuttaa Maapallolla eniten Marsin olosuhteita). Pelkästään Deinococcus radioduransin olemassaolo viittaa siihen, että elämälle lähes mikä tahansa on mahdollista.

Eksoplaneettojen kasvillisuudesta

Entäpä jos jostain syystä elämää ei olisikaan muodostunut muualla Aurinkokunnassa, jolloin havaintojen ja kokeiden teko paikanpäällä ei olisi enää mahdollista? Silloin meidän täytyy tyytyä vain teleskoopeilla tehtäviin havaintoihin. Eksoplaneettojen ilmakehien koostumus on mahdollista selvittää spektroskopian avulla, ja tällöin esimerkiksi runsas määrä biogeenistä kaasua ilmakehässä voisi olla merkki elämästä. Toisaalta Viking-luotaimien kokeet osoittivat, että myös abioottiset, eli elottomat kemialliset ja fysikaaliset prosessit voivat tuottaa ”haamu-biosormenjälkiä”. Tulevaisuuden satelliitit (esim. Terrestial Planet Finder) ovat kuitenkin jo niin tarkkoja, että niillä pystytään mahdollisesti havaitsemaan kasvillisuuden aiheuttama varjostuksen määrä eksoplaneetan albedoon menetelmällä, joka on jo käytössä Maata tutkivilla satelliiteilla.

Vieraat sivilisaatiot

Tähtienvälinen Rosettan kivi

Viimeisenä herää kysymys älyllisen elämän esiintymisestä maailmankaikkeudessa Maapallon ulkopuolella. Voimme muodostaa ”älykkäitä arvauksia” sivilisaatioiden määrästä, niiden pitkäikäisyydestä ja tiheydestä galaksissamme tilastollisen matematiikan avulla, mutta tulosten puuttuessa nämä arvaukset sekä kysymykset sivilisaatioiden älykkyydestä, moraalista ja käyttäytymisestä ovat enemmän filosofiaa kuin tiedettä. Ainut instanssi, joka tutkii Maan ulkopuolista älyllistä elämää on SETI ja tähän mennessä sen tulosten perusteella voimme sanoa, että galaksimme ei pursuile älykästä elämää, jotka kattaisivat lähes kaikkien Auringon kaltaisten tähtien planeettakunnat, ja jotka lähettäisivät voimakkaita radiosignaaleja suoraan kohti Maata. Kenties olemme yksin. Pessimisti voisi ajatella, että älykkäät sivilisaatiot tuhoavat ennen pitkää itsensä ydinvoiman avustuksella tai tuhoavat planeettansa ylittämällä sen kantokyvyn tai vaipuvat virtuaalimaailmaan ravinteiden ja stimulanttien virratessa suoraan elimistöön. Enimmäkseen nämä arvailut heijastavat kuitenkin pelkoja oman planeettamme kohtalosta. Kenties on olemassa sivilisaatioita jotka aktiivisesti etsivät älykästä elämää ja tiedottavat itsestään myös muille, mutta sijaitsevat niin kaukana, että signaalin kulkemiseen meille saakka menee satoja, tuhansia tai kymmeniätuhansia vuosia.

Maan ulkopuolisen elämän etsiminen avaruudesta on yksi vuosisadan merkittävimmistä kysymyksistä. Ekstraterrestiaalisen elämän löytyminen olisi verrattavissa Kopernikaaniseen vallankumoukseen ihmiskunnan historiassa, ja sen saavuttaminen vaatii edistysaskeleita niin maanpäällisen elämän etsimisessä ja ymmärtämisessä kuin Maan ulkopuolisen elämän etsimisessä kaikilla mahdollisilla tasoilla pienistä organismeista aina älykkäisiin sivilisaatioihin asti. Odotan mielenkiinnolla mitä seuraava vuosikymmen tuo tullessaan tällä saralla.


Tiedeviikko 44/10

Marsin värikäs dyynikokoelma

Credit: NASA/JPL/University of Arizona

 

Mars Reconnaissance Orbiterin HiRISE -kameran ottamat kuvat Marsin pinnasta ovat olleet järisyttävän hienoja, mutta tällä hetkellä yksi kiinnostavimmista kohteista ovat Marsin dyynit. HiRISE:n dyynikuvia katsellessa on selvää, että Mars on täysin erilainen maailma kuin Maa, mutta samalla dyyneistä löytyy myös samankaltaisuuksia Maan päällisten versioiden kanssa. Onhan molemmista vastuussa sama ilmiö: tuuli. Yo. kuva on noin 150 kilometriä leveästä Proctor -kraaterista ja silmiinpistävintä siinä ovat valtavat, matomaiset ja kiiltävän mustat dyynit pienempien dyynien ja lohkareiden päällä. Aikojen saatossa Marsin vulkaaninen toiminta on muodostanut basalttista kiveä sen pinnalle, joka myöhemmin on tuulen aiheuttaman eroosion kautta hajonnut hienojakoiseksi basalttiseksi hiekaksi. Tuulen kuljettama hiekka on vastaavasti kasautunut kraaterin pohjalle, jossa se on hiljattain muodostanut mustia basalttihiekkadyynejä kraaterin pohjalle. Dyynit ovatkin Marsin yksi dynaamisimmista geologisista prosesseista. Valtavia, paljon suurempia kuin Maan päällisiä dyynejä pystyy muodostumaan Marsin pinnalle sen harvan ilmakehän ja heikomman painovoiman ansiosta, kun tuulen puhaltaessa hiekanjyviä ne ”pomppaavat” sata kertaa korkeammalle ja pidemmälle, sekä kymmenen kertaa nopeammin kuin Maan pinnalla. Alla muutama poiminta HiRISEn dyynikokoelmasta:

Credit: NASA/JPL/University of Arizona

Hannyn Voorwerp ja kvasaarin kaiku

Credit: WIYN/William Keel/Anna Manning

 

Galaxy Zoo on kansalaistiedeprojekti, jossa kuka tahansa voi osallistua tähtitieteen tekemiseen luokittelemalla galakseja. Yksi suurimmista löydöistä projektissa on tähän mennessä ollut hollantilaisen Hanny Van Arkelin huomaama omituisen näköinen vihreä suttu erään galaksin alapuolella. Tarina löydöstä tuli niin tunnetuksi, että siitä on tehty jopa sarjakuva (pdf, 35 MB). Vihreä suttu, nimeltään Voorwerp (”kohde” hollanniksi), löytyy myös aikaisemmista vuosia sitten otetuista kuvista, mutta kukaan ei tähän mennessä ollut kiinnittänyt siihen huomiota. Oudolle kohteelle ei myöskään löytynyt heti selitystä. Kyseessä on kaasupilvi noin 70000 valovuoden päässä lähellä sijaitsevasta galaksista, mutta erityisesti sen vihreä väri (täysin vihreät kohteet ovat maailmankaikkeudessa harvinaisia) sekä kaasupilveä valaisevan säteilylähteen puuttuminen on tuonut päänvaivaa tutkijoille. Viereinen galaksi sijaitsi kuitenkin sen verran lähellä, että sen keskustassa sijaitseva kvasaari voisi olla vastuussa kaasupilven energisoimisesta. Niinpä tutkijat suuntasivat röntgenteleskoopit Suzakun ja XMM-Newtonin kohti galaksin keskustaa, jossa oletettavasti keskustan supermassiiviseen mustaan aukkoon putoaa jatkuvasti materiaa, joka kuumenee miljooniin asteisiin säteillen röntgensäteilyä ympäristöön. Tutkijat havaitsivatkin keskustasta röntgensäteilyä, mutta se oli 10000 kertaa himmeämpää kuin mitä kaasupilven valaisemiseen olisi tarvittu. Niinpä tutkijat päättelivät, että kvasaari galaksin keskellä on sammunut, mutta me vielä näemme sen viimeisen valon heijastuksen kaasupilvestä. Myöskään muita selityksiä Voorwerpille ei voida sulkea pois, mutta kvasaari säteilylähteenä selittää kohteesta havaitun spektrin rakenteen muita mahdollisia säteilylähteitä paremmin. Kaasupilven vihreä väri johtuu suuresta määrästä ionisoitunutta happea, mutta spektristä löytyi myös kapeita heliumin ja neonin emissioviivoja, jotka sulkevat pois tähtiensynnyn tai shokkiaaltojen aiheuttamat spektrit, joissa kyseiset emissioviivat olisivat Doppler-levinneet. Vaihtoehtoisesti kvasaarista suoraan Maahan päin tuleva säteily voi absorboitua ja näin ollen himmentää kvasaarin kokonaissäteilyä vaadittavan määrän. Tutkijat pystyivät kuitenkin sulkemaan pois tämänkin vaihtoehdon, koska röntgenspektrin raudan emissioviivaa ei havaittu, mikä kielisi kvasaarin valon absorptiosta. Niinpä kvasaarin sammuminen jäi ainoaksi vaihtoehdoksi ja Voorwerp olisi täten sammuneen kvasaarin optinen kaiku. Kvasaarin nopea sammuminen ei sinällään ole yllättävää, sillä nyky-maailmankaikkeudessa jopa galaksien keskustan aine on suhteellisen harvaa ja kvasaarit eivät voi pitää jatkuvasti intensiivistä säteilyä yllä. Myös Linnunradassa sijaitsevat kvasaarien pikkusisaret, mikrokvasaarit, voivat sammua noin vuodeksi kerrallaan, mikä skaalautuu kvasaareille 10000-100000 vuoteen sopien Voorwerpin etäisyyteen läheisestä kvasaarista. Yllättävää tuloksessa kuitenkin oli, että vaikka kvasaari sammuu, sitä ympäröivän kertymäkiekon aineen jäähtymiseen kuluisi huomattavasti enemmän aikaa kuin vaadittu 70000 vuotta. Niinpä kertymäkiekon on täytynyt olla huomattavasti pienempi mitä nykyiset kvasaarimallit antavat olettaa.

Tieteellinen artikkeli

Hologrammit

Credit: gargaszphotos.com/University of Arizona

Jos artikkelin toinen lause kuuluu, että (vapaasti suomennettuna) kolmiulotteisen etäläsnäolon käsite, reaaliaikainen ja dynaaminen hologrammi, on herättänyt kiinnostusta yleisössä aina siitä lähtien kun se esiintyi alkuperäisessä Star Wars elokuvassa, luvassa on jotain mielenkiintoista. Toistaiseksi tuo vuonna 1977 esitelty idea ei ole vielä toteutunut käytännössä. Nyt scifistä alkaa kuitenkin tulla todellisuutta kun yhdysvaltalainen tutkimusryhmä esitteli hologramminäyttönsä, joka toisti verkon välityksellä hologrammeja suhteellisen nopeaan tahtiin, yhden hologrammin kahdessa sekunnissa, tosin varsinaisesta reaaliaikaisesta ”videopuhelimesta” ei voida vielä puhua. Tutkimusryhmän hologramminäyttö on tehty orgaanisesta polymeeristä, joka muuttaa heijastusominaisuuksiaan paikallisesti kun sitä valaistaan laserilla, tehden mahdolliseksi monimutkaisten interferenssikuvioiden, eli hologrammin, muodostumisen näyttöön. Näyttöön suunnattu laservalo koostuu nanosekuntien pulsseista, jotka hajotetaan tarpeeksi moneksi säteeksi, jotta sata hogelia (hologrammin elementti, eräänlainen kolmiulotteinen pikseli) voidaan valaista kerrallaan yhdellä pulssilla. Laserpulssien taajuus on 50 Hz, mikä mahdollistaa ”nopean” virkistystaajuuden. Tutkijat osoittivat myös pystyvänsä tekemään värikkäitä hologrammeja käyttäen useampaa laseria, mutta muuttaen jokaisen laserin valotusaikaa ja polarisaatiota, jotta ne eivät interferoisi keskenään. Varsinainen etäläsnäolo saatiin tutkimuksessa aikaiseksi kuvaamalla kohdetta 16 perinteisellä kameralla ja lähettämällä kuvat verkkoa pitkin koneeseen, joka muodosti niistä kolmiulotteisen mallin ja käytti sitä ohjaamaan lasereita, jotka piirsivät lopullisen kolmiulotteisen hologrammin näytölle.

Tieteellinen artikkeli

Viikon video: Leijuva kuutio



Tiedeviikko 40/10

Rapusumu

Noin 7500 vuotta sitten massiivinen tähti räjähti supernovana 6500 valovuoden päässä Maasta ja vuonna 1054 kiinalaiset ja arabialaiset rekisteröivät tapahtuman aikakirjoihinsa uutena tähtenä, joka loisti taivaalla useita viikkoja niin kirkkaana, että sen valossa pystyi lukemaan. Valtava määrä kaasua syöksyi läpi avaruuden tuhansia kilometrejä sekunnissa jättäen jälkeensä kaasukiehkuroita ja -juovia, jotka tänä päivänä näemme muodostavan Rapusumun. Supernovaräjähdyksen aikana massiivisen tähden keskusta luhistui ja muodosti äärimmäisen tiiviin ja nopeasti pyörivän neutronitähden, pulsarin, lähettäen majakan tavoin pulssin säteilyä kohti maata joka kolmaskymmeneskolmas millisekunti. Rapusumu on taivaan kirkkain yhtäjaksoisesti säteilevä röntgen- ja gammasädekohde, ja se onkin yksi tutkituimmista kohteista tähtitieteessä. Röntgentähtitieteessä se on jopa saanut oman yksikkönsä: Crab – Rapu. Niinpä hiljattain kun pari gammasädesatelliittia raportoi (täällä ja täällä) lisääntyvää gammasäteilyä Rapusumusta, tähtitieteilijät innostuivat syystäkin ja tähtäsivät kavalkadin teleskooppeja sitä kohti. Yksi niistä oli Hubble -avaruusteleskooppi, joka nappasi seuraavan kuvan sumusta:

Rapusumun pulsari on kuvan keskustan alempi kirkas tähti, ja kallellaan oleva CD:n muotoinen kiekko sen ympärillä on supernovaräjähdyksestä jäänyttä kaasua ja pölyä. Kirkkaat renkaat tai juovat Hubblen kuvassa syntyvät kun pulsarin synnyttämä ekvatoriaalinen tähtituuli iskeytyy kaasusumuun muodostaen siihen shokkiaallon, joka lämmittää kaasun niin kuumaksi, että se säteilee näkyvän valon lisäksi jopa röntgenalueella (kts. kuva alla).

Credit: NASA/CXC/ASU/J. Hester et al.

Shokkiaalto edelleen kiihdyttää varattuja hiukkasia, jotka siirtävät energiaa kauemmaksi pulsarista muodostaen ulomman renkaan ja sitä ympäröivän röntgenhehkun. Itseasiassa näiden energisten hiukkasten muodostamia aaltoja/juovia on aikaisemmin havaittu reaaliajassa (kts. Hubblen/Chandran kuvasarja alla), niiden liikkuessa sisemmästä renkaasta kohti ulompaa rengasta nopeudella, joka vastaa noin puolta valonnopeudesta.

Chandran kuvassa näkyy myös pulsarin navoilta linkoutuvat hiukkassuihkut, jotka muodostuvat neutronitähden voimakkaan magneettikentän ja nopean pyörimisen yhteisvaikutuksesta, ja joka kiihdyttää elektroneja ja positroneja lähes valonnopeuteen. Vastaavasti kuten pulsarin tähtituulen tapauksessa, törmätessään kaasusumuun hiukkassuihkut muodostavat shokkiaaltoja, jotka edelleen kiihdyttävät lisää varattuja hiukkasia. Lähes valonnopeudella lentävä hiukkanen ennen pitkää törmää lähistöllä kuhiseviin ultravioletti- tai röntgenfotoneihin antaen niille energiaa ns. käänteisen Compton sironnan kautta muodostaen näin gammasäteilyä. Juuri havaitun gammasäteilyn lisääntyminen (noin kaksinkertaiseksi) Rapusumusta tarkoittaa, että kiihdytettyjä hiukkasia on tarjolla enemmän, mikä taas viittaa siihen, että jokin prosessi on voimistanut hiukkassuihkuja. Mahdollisesti neutronitähteen on iskeytynyt jokin suurempi kappale luovuttaen runsaasti energiaa tai neutronitähdessä on voinut tapahtua ns. tähdenjäristys neutronitähden pinnan järjestäytyessä uudelleen. Pulsarin nopean pyörimisen johdosta neutronitähti on muodoltaan litistynyt ellipsoidi, mutta ajan mittaan pyöriminen hidastuu ja neutronitähden muoto muuttuu enemmän pallomaisemmaksi. Koska neutronitähden pinta on kuitenkin hyvin jäykkä, sen muoto muuttuu sykähdyksittäin aiheuttaen tähdenjäristyksiä ja luovuttaen samalla valtavasti energiaa.

Proteiinien rakennuspalikat Titanin kaasukehässä

Tuhat kilometriä Saturnuksen kuun Titanin pinnan yläpuolella voi tälläkin hetkellä olla syntymässä elämän rakennuspalikoita, tai ainakin niin yhdysvaltalais-eurooppalainen tutkimusryhmä ajattelee. Koska meillä ei ole näytettä syvältä Titanin kaasukehästä, tutkijat päättivät luoda mahdollisimman samankaltaiset olosuhteet laboratorioon. Titanin kaasukehän replika koostui sekoituksesta typpeä, metaania ja hiilimonoksidia, jota ionisoitiin mikroaaltosäteilyllä simuloiden Auringon ionisoivaa ultraviolettisäteilyä. Yllätyksekseen tutkijat löysivät säteilytetystä kaasuseoksesta monimutkaisia orgaanisia yhdisteitä yli 5000 eri lajia, sisältäen ainakin viisi nukleotidia, joita DNA ja RNA käyttävät sekä ainakin kaksi aminohappoa. Tutkimusryhmä ei ole suorittanut analyysiä vielä loppuun, mutta seoksesta pitäisi löytyä vielä todennäköisesti yhtätoista eri aminohappoa. Ko. tutkimus sai alkunsa kun Cassini-luotaimen ottamat näytteet Titanin kaasukehän yläosista sisälsivät raskaita, lähes tuhannen hiiliatomin painoisia yhdisteitä. Tutkimusryhmän valmistamasta kaasuseoksesta löytyi myös samanlaisia aerosolihiukkasia kuin mitä löytyi Cassinin näytteistä antaen lisää painoarvoa mahdollisesti alempana sijaitseville proteiineille. Tarkoittaako tämä sitten, että Titanissa olisi elämää? Todennäköisesti ei, sillä olosuhteet Titanin pinnalla ovat hyvin erilaiset kuin Maassa – kylmää ja täysin kuivaa – joten elämä ei pystyisi käyttämään samoja kemikaaleja mitä me käytämme. Tutkimus kuitenkin osoittaa miten elämä mahdollisesti syntyi Maahan ja kenties muuallekin. Tähän mennessä tutkijat ovat ajatelleet, että yksinkertaiset orgaaniset yhdisteet syntyivät salamaniskujen avustuksella Maapallon esi-ilmakehässä ja muodostivat rannikoille molekyylikoktailin, jossa monimutkaisemmat yhdisteet ja lopulta elämä kehittyi. Vaihtoehtoisesti monimutkaiset yhdisteet ovat voineet kehittyä muualla Aurinkokunnassa ja ne ovat päätyneet Maapallolle komeettojen törmätessä siihen. Nyt näiden kahden teorian rinnalla on kolmas vaihtoehto, jonka mukaan elämän rakennuspalikat syntyivät korkalla planeetan esi-ilmakehässä. Tutkimustulokset raportoitiin AAS Division of Planetary Sciences -tapaamisessa Kaliforniassa.

Viikon kuva: Centaurus A ja ESO:n Top 100 kuvat

 

Credit: ESO/WFI (Näkyvä valo); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimetri); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (Röntgen)

 

 

Lisää kuvia täällä.


Tiedeviikko 30/10

1999 RQ36

Credit: NASA

Kryptinen otsikko kuuluu asteroidille, jolla uuden tutkimuksen mukaan on 0.00092% (noin yksi tuhannesta) mahdollisuus törmätä Maahan, ja noin yksi kahdesta tuhannesta, että törmäys tapahtuu vuonna 2182. Edellinen arvio 1999 RQ36:lle oli 0.00071% mahdollisuus törmätä Maahan vuosien 2169 ja 2199 välillä. Jos haluat merkitä päivän kalenteriin, niin NASA:n NEO (near-Earth object) -projekti antaa parhaimman törmäystodennäköisyyden (0.00026-0.00028%) päivälle 24. syyskuuta 2182. 1999 RQ36 asteroidi löydettiin nimensämukaisesti vuonna 1999, mutta sitä ei alunperin pidetty vaarallisena. Vasta vuonna 2009 italialaisten tutkijoiden havainnot ennustivat asteroidin törmäysmahdollisuuden Maahan 2100-luvun loppupuoliskolla. 1999 RQ36:n on arvioitu olevan n. 560 metriä leveä, kaksi kertaa suurempi kuin tunnetumpi asteroidi Apophis, jonka törmäysennuste on 0.000004% vuodelle 2036. Epävarmuustekijöitä asteroidin rataan tuo Maan ja muiden kappaleiden painovoiman vaikutukset sekä nk. Yarkovskin efekti, jonka mukaan asteroidin epätasainen lämpösäteily Auringon lämmittäessä vain sen toista puolta aiheuttaa pienen kiihtyvyyden asteroidille. Uusi tutkimus laskikin juuri Yarkovskin efektin vaikutuksen 1999 RQ36:n rataan, josta tuloksena saatiin hieman suurempi ja tarkempi törmäystodennäköisyys edelliseen tutkimukseen verrattuna. Tutkimuksen mukaan asteroidin siirtäminen pois mahdolliselta törmäyskurssilta sen monimutkaisen ratadynamiikan takia olisi tehtävä kuitenkin ennen vuotta 2080 ja mieluummin jo ennen vuotta 2060, jolloin se olisi mahdollista vielä nykytekniikalla. Näin ollen varotoimenpiteitä täytyisi suorittaa jo sata vuotta ennen todennäköisintä törmäysvuotta. Nykyään asteroidien törmäyksiä lasketaan vain 80-100 vuotta eteenpäin, mutta tämän esimerkin valossa tuota aikaskaalaa voisi olla syytä pidentää. NASA on myös suunnitellut lähettävänsä luotaimen 1999 RQ36:lle, jonka keräämät näytteet asteroidista toisivat tietoa Aurinkokunnan syntyhetkistä ja mahdollisesti myös siitä, kuinka elämä alkoi. Se voisi myös olla ensimmäinen yritys siirtää Maahan mahdollisesti törmäävää asteroidia pois törmäyskurssilta.

Asteroiditörmäyksiä Kuuhun ja Marsiin

Mars Reconnaissance Orbiter -luotaimen HiRISE-kamera on ottanut kuvan melko epätavallisesta törmäyskraaterista:

Credit: NASA/JPL/University of Arizona

HiRISE tutkimusryhmä ei ole varma onko kyseessä kaksi törmäystä, joista toinen osui keskelle ensimmäisen aiheuttamaa kraateria vai epätavallisen pintarakenteen aiheuttama muodostelma. Terassimaisia kraaterimuodostelmia voi syntyä, jos pinta koostuu kerroksista, jotka reagoivat törmäykseen eri lailla muodostaen sisäkkäisiä renkaita kraateriin. Alemmassa kuvassa näkyy myös toinen pienempi kraateri, jossa näyttäisi olevan samanlainen rakenne ja suosisi näin ollen kerrosmaista pintarakennetta. Toisaalta suuremman kraaterin sisin kuoppa ei ole aivan keskellä ja sillä on kohollaan oleva selkeä reuna, mikä on yleensä merkki törmäyskraaterista ja on vaikea selittää kerrosmaisella pintarakenteella. Tämän lisäksi sisemmän kuopan pohja muistuttaa muiden alueen törmäyskraatereiden pohjia, sekä juuri sisemmän kuopan yläpuolella olevat kaksi vaaleaa kaarta voivat olla materiaa ensimmäisestä kraaterista, joka on romahtanut toisen asteroidin törmätessä siihen. Toistaiseksi tämän nk. häränsilmäkraaterin kohtalo jää mysteeriksi.

Credit: NASA/JPL/University of Arizona

HiRISE-blogin artikkeli

IceCube -observatorio havaitsi kosmisten säteiden epätasaisen jakauman

Credit: IceCube collaboration

Tähtitieteessä pitää usein paikkansa, että toisen tutkijan kohina on toisen dataa. Yhä rakenteilla oleva IceCube neutriino-observatorio Antarktiksella tuottaa jo tieteellistä dataa, ainakin teleskoopin havaitsemasta kohinasta. IceCube:n ensisijainen tieteellinen tavoite on havaita pahamaineisen vältteleviä, mutta erityisen kiinnostavia hiukkasia, neutriinoja. Teleskooppi koostuu jättimäisestä lohkareesta jäätä, jonka päähän on kiinnitetty erittäin suuri kosmisten säteiden myonifiltteri: Maa. IceCube havaitseekin nimenomaan pohjoisen taivaan kohteita. Neutriinoja syntyy mm. Auringossa ja supernovaräjähdyksissä ja varauksettomat ja heikosti aineen kanssa vuorovaikuttavat neutriinot matkaavat helposti läpi maailmankaikkeuden ja Maapallon. Silloin tällöin IceCube:n jääkuutiossa neutroni mäjähtää jääatomiin, ja törmäystuloksena syntyy erittäin energinen varauksen omaava hiukkanen, elektroni tai myoni, joka liikkuu ylivalonnopeudella (siis nopeammin kuin valo jäässä, mutta ei koskaan nopeammin kuin valo tyhjiössä) ja lähettää Tšerenkovin säteilyä, joka voidaan havaita optisilla sensoreilla. Neutroneiden aiheuttamien törmäysten havaitseminen on näinkin erittäin hankalaa, sillä jääkuutioon osuu myös muita hiukkasia, joita syntyy mm. kosmisten säteiden, eli suurenenergisten hiukkasten törmätessä Maan ilmakehän atomeihin eteläisellä pallonpuoliskolla. Näin ollen kosmiset säteet ovat ärsyttävää taustakohinaa observatoriolle. IceCube:n havaitsemista miljardeista kosmisista säteistä alkoi kuitenkin muodostua mielenkiintoinen jakauma taivaalle. Observatorion tekemän kosmisten säteiden taivaankartalla oli toisessa kohtaa enemmän ja toisessa vähemmän kosmisia säteitä. Samanlainen epätasainen jakauma on havaittu myös aikaisemmissa tutkimuksissa pohjoisella pallonpuoliskolla, mutta nyt se havaittiin ulottuvan myös eteläiselle pallonpuoliskolle. Tutkijoille on vielä mysteeri mistä laaja kosmisten säteiden epätasainen jakauma syntyy, mutta ehdokkaita ovat mm. Maapalloa ympäröivä magneettikenttä tai läheinen supernovajäänne (esim. Vela).

Wisconsinin yliopiston lehdistötiedote

Viikon kuva: Carina-kaasusumu Wolf-Rayet tähden (WR 22) ympärillä

Credit: ESO


Tiedeviikko 23/10

Törmäyksiä Jupiteriin

Credit: NASA, ESA, M. H. Wong, H. B. Hammel, I. de Pater, Jupiter Impact Team

Noin vuosi sitten 19. kesäkuuta Jupiteriin mätkähti asteroidi tai komeetta jättäen jälkeensä Tyynen valtameren kokoisen mustan arven Jupiterin pinnalle. Juuri julkaistussa artikkelissa tutkijat ovat verranneet Hubble Space Telescope -satelliitin kuvia vuoden 2009 törmäyksestä ja vuonna 1994 Jupiteriin törmänneestä Shoemaker-Levy 9 -komeetasta (SL9) ja huomasivat, että vuoden 1994 törmäyksessä havaittu ultraviolettihalo puuttui viime vuoden törmäyksestä. Törmäyksen jättämistä jäljistä voidaan päätellä Jupiteriin törmänneen kappaleen koostumus. Komeetat koostuvat kivestä, pölystä, jäästä ja jäätyneistä kaasuista, kuten esimerkiksi ammoniakki- tai metaanikaasuista. SL9:n törmätessä Jupiteriin hajonneen komeetan kevyet kaasut jäivät sen pinnalle kellumaan ja absorboivat ultraviolettisäteilyä aiheuttaen tumman halon törmäyskohdan ympärille. Vastaavasti vuoden 2009 törmäyksessä musta törmäysjälki hävisi nopeasti, mikä viittaa ultraviolettisäteilyä absorboivan aineen olevan raskaampaa kuin SL9:n törmäyksessä. Tutkijat epäilevätkin kyseessä olevan läpimitaltaan noin 500 metrin kokoinen asteroidi (kotoisin todennäköisesti läheisestä Hilda-asteroidiperheestä) joka iskeytyi Jupiteriin melko loivassa kulmassa aiheuttaen pitkulaisen törmäysjäljen.

Vuoden 2009 törmäyksen havaitsi ensimmäisenä ”amatööritähtitieteilijä” Anthony Wesley, ja juuri törmäystä analysoineen artikkelin julkaisemisen jälkeen hän havaitsi uuden kappaleen törmäävän jälleen Jupiteriin. Tällä kertaa törmäys kesti vain muutaman sekunnin ja oli huomattavasti pienempi vuoden 1994 ja 2009 törmäyksiä. Alla Christopher Go:n kuvaama video törmäyksestä.

Avaruuslentohistoriaa: SpaceX Falcon 9 teki onnistuneen testilaukaisun

Kaupallinen yritys SpaceX laukaisi onnistuneesti Falcon 9 -raketin viime perjantaina ja raketti saavutti lähes täydellisesti suunnitellun kiertoradan. Onnistunut laukaisu ensimmäisellä yrityksellä on epätavallista, esimerkiksi Atlas-raketti vaati 13 yritystä ennen onnistunutta laukaisua, joten SpaceX saa syystäkin olla tyytyväinen suoritukseensa. Falcon 9:n on tarkoitus viedä Dragon-kapseli matalalle Maata kiertävälle LEO-kiertoradalle (low earth orbit) esimerkiksi kansainväliselle avaruusasemalle (ISS). Falcon 9 -kantoraketin toinen vaihe vielä tuntemattomasta syystä pyöri ja aiheutti spiraalimaisen muodostelman taivaalle (samaan tapaan kuin Norjassa viime vuonna), joka nähtiin Australiassa, mutta se ei vaikuttanut raketin lentorataan.

 

Credit: Lance Godwin/9MSN

Neutriinot vaihtavat makua

OPERA-ilmaisin Gran Sasso -laboratoriossa on havainnut yhden tau-neutriinon siellä, missä olisi pitänyt olla vain myoni-neutriinoja. Edellä oleva lause ei ehkä kuullosta kovin kiinnostavalta, mutta kyseessä voi olla ensimmäinen suora todiste neutriinojen oskillaatiosta eri ”makujen” (elektronin, taun ja myonin) välillä. Viitteitä tähän tulokseen on saatu aikaisemmin, esimerkiksi Auringosta saapuvia neutriinoja on havaittu vähemmän kuin mitä teorian mukaan pitäisi, mutta tämä ilmiö selittyy neutriinojen oskillaatiolla. Neutriinojen oskillaatio vaatii myös, että neutriinoilla on massa, mikä taas ei sovi yhteen hiukkasfysiikan standardimallin kanssa. Tutkimuksessa käytetty puhdas myoni-neutriinosuihku lähetetään CERN:stä, josta se kulkee 730 kilometriä maan alla noin 2.4 millisekuntia ennen osumista OPERA-ilmaisimeen. Koska neutriinot reagoivat tavallisen aineen kanssa erittäin harvoin (esimerkiksi kätesi läpäisee kolmen sekunnin aikana biljoona neutriinoa, mutta koko elämäsi aikana neutriino osuu vartalosi atomiin keskimäärin kolme kertaa), neutriinosuihku matkaa esteettä OPERA-ilmaisimeen, johon neutriinoja on rekisteröitynyt ilmaisimen mittaushistorian aikana muutamia tuhansia. Viime vuoden elokuussa tutkijat Gran Sasso -laboratoriossa havaitsivat yhden ilmaisimeen rekisteröityneen tau-neutriinon suihkussa, joka koostuu pelkästään myoni-neutriinoista. Tapaus raportoitiin kuitenkin vasta viime viikolla, jolloin tutkijat julkaisivat analyysin, jonka pohjalta mittaukseen, ja näin ollen myös neutriinojen oskillaatioon, voidaan luottaa 98% varmasti. Lisää havaintoja tarvitaan vielä hilaamaan tuota lukua ylöspäin, mutta hiukkasfysiikan standardimallilla tuntuu olevan yhä enemmän ja enemmän vaikeuksia selittää kaikkia hiukkasista havaittuja ilmiöitä.

Gran Sasso -laboratorion lehdistötiedote, YLE:n tiedeuutinen

Viikon Kuva: Mt. Cleveland Alaskassa (väärävärikuva)

Credit: NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS, U.S./Japan ASTER Science Team, Jesse Allen & Robert Simmon


Tiedeviikko 20/10

SXDF-XCLJ0218-0510

Tähtitieteilijät ovat löytäneet tähän mennessä kaukaisimman galaksijoukon puhelinnumeroltaan SXDF-XCLJ0218-0510. Alla olevassa kuvassa olevat nuolet osoittavat niihin galakseihin, joiden epäillään kuuluvan kyseiseen galaksijoukkoon. Vastaavasti ympyröityjen galaksien etäisyys tunnetaan ja ne kuuluvat varmasti galaksijoukkoon. Viivalla rajattu alue sisältää erittäin kuumaa kaasua, säteillen röntgensäteilyä, joka sijaitsee galaksijoukon ympärillä. Galaksijoukon etäisyydeksi mitattiin 9.6 miljardia valovuotta, ja röntgen- sekä infrapunahavaintojen perusteella joukon galaksit ovat massiivisia ja vanhoja, muutaman miljardin vuoden ikäisiä, eli joukon on täytynyt muodostua varhain maailmankaikkeuden ollessa vielä nuori. Näin ollen kyseinen joukko ja mahdollisesti tulevaisuudessa havaitut uudet, yhtä vanhat joukot antavat tietoa siitä, miten galaksit muodostuivat maailmankaikkeudessa, sekä millainen maailmankaikkeuden historia oli kokonaisuudessaan sen alkutaipaleella.

Credit: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik

MPI:n lehdistötiedote

Jupiterin kadonnut vyö

Jupiterin ilmestyttyä Maasta katsottuna Auringon takaa tämän vuoden puolella siinä huomattiin jotain outoa, mitä vuoden 2009 loppupuolella Jupiterin siirtyessä Auringon taakse ei havaittu: Jupiterin alempi punaisenruskea vyö oli kadonnut. Vastaavanlainen muutos on tapahtunut aiemminkin, ja kyseessä on semi-säännöllinen, 3-15 vuoden sykleissä tapahtuva ilmiö. Tutkijoille on kuitenkin epäselvää miksi näin tapahtuu. Jupiterin vyöt ovat sääilmiöitä sen ilmakehässä, jotka kiertyvät Jupiterin ympäri hieman samaan tapaan kuin suihkuvirtaukset Maan ilmakehässä. Yksi mahdollinen selitys on, että jostain syystä vyö kylmenee ja vajoaa Jupiterin ilmakehässä alemmas, jolloin sen yläpuolelle siirtyisi pilviä peittäen vyön näkyvistä. Aikaisempien vastaavanlaisien tapahtumien perusteella vyö on kateissä muutamista viikoista muutamiin kuukausiin, jonka jälkeen kirkas valkea täplä ilmestyy vyön kohdalle ja alkaa sylkeä sisuksistaan tummia läikkiä, jotka Jupiterin voimakkaissa tuulissa vääntäytyvät filamenteiksi ja pyörteiksi Jupiterin ympärille uusien eteläisen vyön.

Credit: Anthony Wesley/Bob King

Anthony Wesley:n Jupiter-galleria

Cassini-taidetta

NASA:n Cassini-satelliitti on ottanut henkeäsalpaavia kuvia Saturnuksesta ja sen kuista, mutta seuraava kuva on jotain erityisen hienoa. Siinä Saturnuksen renkaat, johon osuva Saturnuksen varjo tekee mustaksi, lävistää Saturnuksen suurimman kuun, Titanin. Bonuksena kuvaan on mahtunut myös Mimas-kuu. Lisää Cassinin ottamia kuvia löytyy täältä.

Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Kosmisia karkulaisia

Tähtitieteilijät ovat löytäneet kaksi kosmista karkulaista: 1) massiivisen tähden, joka on karannut tähtijoukosta sekä 2) massiivisen mustan aukon, joka on saanut potkun kahden mustan aukon yhdistyessä yhdeksi massiiviseksi mustaksi aukoksi.

(1) Karkulaistähtiä syntyy kahden prosessin kautta: tähti voi kohdata yhden tai muutaman massiivisemman tähden tiheässä tähtijoukossa ja kosmisen pingiksen jälkeen linkoutua ulos koko joukosta, tai se voi linkoutua kaksoistähtijärjestelmästä kumppanitähden räjähtäessä supernovana. Tähtitieteilijät ovat havainneet tähden 30 Dor #016 kiitävän 400 000 km/h nopeudella poispäin massiivisesta tähtijoukosta R136 tehden eroa syntysijoilleen jo hulppeat 375 valovuotta. R136 on suhteellisen nuori, 1-2 miljoonaa vuotta vanha tähtijoukko, jonka massiivisimmat tähdet eivät ole vielä ehtineet räjähtää supernovana, joten karkulaistähden todennäköinen pakenemissyy on massiivisempien tähtien kohtaaminen tähtijoukon keskustassa. Mielenkiintoista tässä skenaariossa on se, että 30 Dor #016 -tähden massaksi on mitattu 90 auringonmassaa, joten sen on täytynyt kohdata melkoisia jättiläisiä päästäkseen yksinäiselle karkumatkalle. R136 tähtijoukosta onkin mitattu yli 100 auringonmassaisia jättiläistähtiä. Johtuen karkulaistähden massiivisuudesta, sen matkalle on tiedossa tyly päätös tähden räjähtäessä supernovana.

The Astrophysical Journal Letters -lehdessä julkaistu artikkeli aiheesta

(2) Tietokonesimulaatiot ovat osoittaneet, että kahden mustan aukon yhdistyminen kaksoistähtijärjestelmässä yhdeksi massiiviseksi mustaksi aukoksi voi johtaa juuri syntyneen aukon saavuttavan suuren nopeuden riippuen alkuperäisten aukkojen pyörimissuunnasta ja -nopeudesta toistensa ympäri. Uusi tutkimus osoittaa, että nyt on mahdollisesti löydetty ensimmäinen karkulaiskandidaatti, joka on syntynyt tämän prosessin kautta. Kohde nimeltä CXO J122518.6+144545 havaittiin erittäin kirkkaana, pistemäisenä lähteenä SDSS DR7 -galaksista NASA:n röntgensatelliitti Chandra:lla, mutta se ei sijainnutkaan galaksin keskustassa, missä supermassiivinen musta aukko yleensä majailee. Näin ollen vaihtoehdoiksi jäävät musta aukko karkulainen, erikoinen tyypin II supernova tai eksoottinen, superkirkas röntgenlähde (ULX, ultra-luminous X-ray source).

Artikkeli aiheesta arXiv:ssä


Tiedeviikko 18/10

Hubblen teini-ikä on ohi

Viime viikolla yksi kaikkien aikojen tunnetuimmista ja menestyksekkäimmistä tieteellisistä projekteista täytti 20 vuotta, nimittäin NASA:n avaruusteleskooppi Hubble Space Telescope. Hubblen tieteellistä antia voi seurata täältä, joka koostuu mm. eksoplaneetoista ja pimeästä aineesta aina kaukaisiin galakseihin asti. Syntymäpäivän kunniaksi STScI (Space Telescope Science Institute) julkaisi Hubblen ottaman upean kuvan kaasusumu Carina Nebula:sta ja tässä siitä hieno 3D zoom-up versio:

Juhlan kunniaksi on julkaistu myös video Hubblesta, jonka kertojana on Star Trekistä tuttu Brent Spiner (Data).

Uutta Planck dataa tarjolla

Kosmista mikroaaltotaustasäteilyä mittaava ESA:n Planck-satelliitti antaa vielä odottaa karttaansa maailmankaikkeuden alkuhetkiltä, mutta siinä sivussa tarjoaa kuvia edessäolevilta ”häiriötekijöiltä”. Ja mikä on toisen tähtitieteilijän kohinaa on se toisen dataa. Ensimmäiseksi Planck-tiimi julkaisi kuvan Linnunradan lähialueen pölyjakaumasta ja nyt on tarjolla kuvia tähtiensyntypaikoista, pölyisiä paikkoja nekin. Jotta Planckin datasta voidaan luotettavasti poistaa kaikki etualan kohteet, se havaitsee taivasta useammalla aallonpituudella. Linnunradan magneettikentän mukaan liikkuvat nopeat elektronit lähettävät synkrotronisäteilyä noin senttimetrin aallonpituudella (punainen väri alla olevassa kuvassa), kun taas muutaman millimetrin aallonpituuksia dominoi juuri syntyneiden tähtien voimakkaan säteilyn kuumentama ja ionisoima kaasu (vihreä). Vastaavasti kymmenesosa millimetrin aallonpituuksia hallitsee tähtienvälisen kaasun lämpösäteily (sininen).

Credits: ESA/LFI & HFI Consortia

ESA:n lehdistötiedote

LHC:n ensiaskelia

LHC hiukkaskiihdytin on ottanut askeleen eteenpäin kohti vuoden tavoitetta. LHC:n protonisuihkuja puristettiin onnistuneesti kasaan, jolloin törmäysten määrä nousi kertaluokkaa suuremmaksi, ja LHC saavutti käänteisen nanobarnin verran dataa (eli yksi törmäys per miljardisosa barnia). Vuoden tavoitteeseen on kuitenkin vielä matkaa, joka on miljoona kertaa enemmän dataa.

Uusi italialais-venäläinen fuusioreaktori suunnitteilla

Viime maanantaina lyötiin lukkoon Italian ja Venäjän välinen fuusioreaktorisuunnitelma IGNITOR. Samaan tapaan kuin kansainvälinen fuusioreaktoriprojekti ITER, IGNITOR on myös tokamak, munkkirinkilän muotoinen reaktori joka ohjailee magneettikentän avulla fuusioitavia aineita (yleensä deuteriumia ja tritiumia) äärimmilleen kuumennetussa plasmassa. IGNITOR:n pääasiallinen tavoite on saavuttaa plasmatila, jossa kuumennettu plasma pitää fuusioreaktiot itsenäisesti käynnissä ilman ulkoista kuumennusta. Vastaavasti ITER:n tavoite on tuottaa enemmän energiaa fuusioreaktioista kuin mitä niiden käynnistämiseen tarvitaan.

E-ELT:n rakennuspaikka vahvistui

ESO:n seuraava jättiteleskooppi European Extremely Large Telescope tullaan rakentamaan Chileen Cerro Armazones alueelle muutama kymmenen kilometriä Paranalista, missä sijaitsee ESO:n muita teleskooppeja mm. Very Large Telescope. Loppusuoralla sijaintivaihtoehtona oli Espanjan La Palma saari Kanariansaarilla, jonka lisäksi Espanja oli valmis tukemaan teleskooppia 300 miljoonalla eurolla, mutta Cerro Armazonesin havainto-olosuhteet olivat ratkaisevasti paremmat.

Lyhyesti

  • Vesijäätä ja orgaanista ainetta on löydetty 24 Themis asteroidin pinnalta. Uusi löytö vahvistaa teoriaa, jonka mukaan vesi ja orgaaninen aine olisi kulkeutunut Maahan asteroidien mukana. Tutkimus julkaistiin Nature-lehdessä.
  • Parin sadan kilometrin mittainen hiekkamyrsky Saharassa NASA:n MODIS-satelliitin kuvaamana:

    Credits: NASA/Jeff Schmaltz/MODIS Rapid Response Team


Tiedeviikko 16/10

Tulivuori-special: Eyjafjallajökull

Kukaan ei varmaan ole välttynyt seuraamasta Eyjafjallajökull-jäätikon alla olevan tulivuoren purkautumista erityisesti siitä johtuneen laajan lentoliikennekiellon takia. Siitä huolimatta purkaus on tieteellisessä mielessä erittäin mielenkiintoinen. Viime kuussa heikompi Eyjafjallajökull-Fimmvörduháls-purkaus hiljeni ollen alle kuukauden aktiivinen, sylkien sisuksistaan hienoja laavakaaria ja lisäten runsaasti alueen turistimäärää. Tämän jälkeen magma löysi uuden reitin ulos Eyjafjallajökull-jäätikön alta ja purkaus muutti luonnettaan räjähdysmäiseksi lähettäen suuria tuhkapilviä korkealle ilmakehään.

Tulivuoret voidaan jakaa karkeasti kolmeen luokkaan: kuumat pisteet, kuten Havaijin tulivuoret, jotka sylkevät 1200 asteista laavaa jatkuvasti, mutta suhteellisen rauhallisesti sisuksistaan; mannerlaattojen kohtaamispaikkoihin syntyvät tulivuoret, joissa paine pääsee kasautumaan erittäin suureksi aiheuttaen räjähdysmäisiä purkauksia; ja mannerlaattojen erkanemiskohtaan syntyvät tulivuoret, jotka sijaitsevat syvällä meren pinnan alla. Islanti on poikkeus, sillä se sijaitsee aktiivisen kuuman pisteen kohdalla erkanevien mannerlaattojen välissä.  Täten erittäin räjähdysmäistä tulivuorenpurkausta ei pääse tapahtumaan kuten kohtaavien mannerlaattojen sauman kohdalla, mutta kuten Eyjafjallajökullin tapauksessa, islantilaisen tulivuoren purkaus voi muistuttaa hyvin paljon tällaista. Johtuen Islannin sijainnista, basalttinen magma sisältää merkittäviä määriä ryoliittiä, joka sisältää piioksidia ja muita räjähdysherkkiä aineita. Kun ryoliittinen magma nousee maan pinnalle, se voi johtaa räjähtävään purkaukseen. Tämän lisäksi kuuman magman kohdatessa jäätä ja vettä maanpinnalla, ne höyrystyvät erittäin nopeasti lisäten purkauksen räjähtävyyttä ja voimaa sekä lähettäen tulivuorikaasuja korkealle ilmakehään lentoliikenteen riesaksi. Lisäksi sulanut jää aiheuttaa erittäin voimakkaita tulvia, jotka voivat helposti liikutella autoja ja taloja mukanaan.

Eyjafjallajökullin tapauksessa tuhkapilvien korkeudeksi raportoitiin neljästä yhteentoista kilometriä. Tulivuoren tuhka sisältää amorfista piioksidia, joka voi sulaa joutuessaan lentokoneen turbiineihin tehden niistä käyttökelvottomat, mikä johtaisi vaarallisiin tilanteisiin ja tästä johtuen laaja lentoliikennekielto on Pohjois-Euroopassa vieläkin voimassa. Tulivuoren vaikutukset jäävät kuitenkin paikallisiksi, koska purkauksen voima ei yllä mannerlaattojen kohtaamispaikassa sijaitsevien tulivuorien räjähdysmäisien purkausten tasolle ja ilmastoa kylmenevää efektiä ei pääse syntymään. Purkaus voi kuitenkin kestää useita kuukausia ja aiheuttaa pitkiäkin häiriöitä Pohjois-Euroopan lentoliikenteelle. Suurempia ongelmia voi kuitenkin syntyä, jos läheinen ja suurempi Katla-tulivuori, joka sisältää Eyjafjallajökullia enemmän ryoliittistä magmaa, alkaa osoittaa aktiivisuuden merkkejä. Tulivuoritutkijoiden mukaan Katla-tulivuoren purkaukset voivat peittää koko Islannin tuhkan alle ja aiheuttaa ongelmia myös suuremmalle alueelle. Katla-tulivuoren purkausta on historian saatossa aina edeltänyt Eyjafjallajökullin purkaus. Monet ovat myös miettineet ovatko nämä tulivuoren purkaukset yhteydessä viimeaikaisiin maanjäristyksiin. Eivät ole. Tulivuorenpurkauksia tapahtuu koko ajan Maapallolla, mutta usein ne ovat meren alla tai syrjäisillä seuduilla, joten niiden aiheuttamat seuraukset eivät tavoita suurta osaa Maan väestöstä. Tällä kertaa yksi osui kohdalle, josta vaikutukset ulottuivat suurempaan väkijoukkoon.

Credits: Marco Fulle/Stromboli Online

Linkkejä: Eruptions-blogi, uskomattoman hienoa videokuvaa ja valokuvia purkauksesta

Rosette-kaasusumu

Vastapainoksi avaruudellisia kaasupurkauksia: Rosette-kaasusumu infrapunasatelliitti Herschelin silmillä katsottuna. Kuvassa näkyvät kirkkaat kohdat pölyn keskellä ovat syntymässä olevia, massiivisia (kymmenen kertaa Auringon massaisia) tähtiä. Rosette-kaasusumu sijaitsee noin 5000 valovuoden päässä meistä, ja kuvan jokainen väri vastaa pölyn eri lämpötiloja -263 asteesta (punainen) -233 asteeseen (sininen) lähettäen lämpösäteilyä 250 mikrometristä 70 mikrometriin. Punaisin väri, jonka ihmissilmä näkee on aallonpituudeltaan noin yhden mikrometrin, joten Herschelin kaltaisia infrapunasilmiä tarvitaan, jotta päästäisiin kurkistamaan mitä oikein tapahtuu tähtien syntyalueilla. Kuvan oikeasta reunasta hieman eteenpäin sijaitsee kaasusumun keskusta, jossa majailevat massiiviset tähdet puhaltavat voimakkailla tähtituulillaan ympäröivää kaasua ulospäin, kovertaen sumun keskelle jättimäisen kuplan (kuvan oikean reunan sinimusta alue muodostaa kuplan vasemman puoliskon). Reunalle pakkautuva kaasu tiivistyy ja siitä alkaa muodostua uusia tähtiä. Lonkeromaisten kaasupilvien kärjissä on tiheämpiä kaasun alueita, juuri muodostumaisillaan olevia tähtiä, jotka pystyvät vastustamaan painovoimallaan keskustan tähtituulia jättäen kuitenkin jälkeensä kaasuvanan merkiksi tiukasta kädenväännöstä.

Credits: ESA/PACS & SPIRE Consortium/HOBYS Key Programme Consortia

ESA:n lehdistötiedote

Salamointia Saturnuksessa

NASA:n Cassini-satelliitti on kuvannut salamointia Saturnuksessa ja tutkijat ovat koostaneet niistä videokuvaa. Tämä on ensimmäinen kerta kun salamointia on videoitu toiselta planeetalta. Samoin kuin Maan ilmakehässä, salamien synty Saturnuksessa on sidottu varattujen hiukkasten ja molekyylien liikkeisiin. Saturnuksen ukkosmyrskyt ovat yhtä voimakkaita tai hieman voimakkaampia kuin Maan, mutta niitä tapahtuu huomattavasti harvemmin, suunnilleen yksi kerrallaan, ja ne voivat kestää useita kuukausia. Videossa oleva pilvi on noin 3000 kilometriä pitkä ja sekunnin kestävät salamat valaisevat alueen, joka on noin 300 kilometriä halkaisijaltaan.

JPL:n Lehdistötiedote