huhtikuu 2017

Juuri nyt: Cassinin tuoreita kuvia superläheltä Saturnusta

To, 04/27/2017 - 12:02 Jari Mäkinen

Cassini-luotaimen eilinen ohilento Saturnuksessa siis onnistui hyvin. Luotain otti yhteyden Maahan suunnitellusti nyt aamupäivällä ja lähettää parhaillaan tietojaan ja kuviaan Maahan.

Aivan tuoreita, ennen näkemättömiä kuvia Saturnuksesta virtaa parhaillaan paitsi lennonjohtoon, niin myös Cassini-lennon sivuille osoitteessa saturn.jpl.nasa.gov/galleries/raw-images.

Kyseessä ovat käsittelemättömät raakakuvat, mutta ne antavat jo ennakkomakua siitä, mitä on tulossa: yksityiskohtia jättiläisplaneetan pilvistä ja kaasukehästä, sekä toivottavasti vielä huikeita maisemia sen renkaista katsottuna näkökulmasta, mistä Cassini ei ole ollut aiemmin niitä kuvaamassa.

Kuvat näyttävät mustavalkoisilta, ja niitä ne tarkaan ottaen ovatkin. Kuvat tosin on otettu erilaisten suotimien läpi. Kun näitä useilla valon eri aallonpituusalueilla otettuja kuvia yhdistetään, saadaan lopulta myös värikuvia – kaikki Cassinin ottamat upeat värikuvat on tehty näin. 

Kuvien lisäksi kiinnostavia ovat mittaustiedot, joista ei ole toistaiseksi kerrottu, sekä havainnot siitä, miten luotaimen rata on muuttunut ohilennon aikana renkaiden vetovoiman vuoksi.

Palaamme asiaan, kun tietoja sekä kuvia on tarjolla hieman lisää.

Alla on kuvista pikaisesti jo tehty animaatio, missä näkee hyvin luotaimen liikkeen:

Video: Cassinin ensimmäinen uskalias Saturnuksen lähiohitus onnistui, mutta mitä on luvassa tämän jälkeen?

Cassini teki eilen ensimmäisen todella uskaliaista Saturnuksen ohilennoistaan, jotka vievät luotainveteraanin Saturnusta peittävien pilvien päältä ja sen renkaiden alapuolelta läpi alueen, missä saattaa olla paljonkin pieniä kivi- tai jäähitusia. Jotta mahdolliset törmäykset eivät olisi vaurioittaneet luotaimen elintärkeitä osia, oli sen suuri lautasantenni käännetty suojakilveksi menosuuntaan

Siksi luotain otti yhteyttä Maahan vasta tänään – mutta jännitys lennonjohdossa (ja luonnollisesti muuallakin) oli suuri: kyseessä oli yli vuosikymmenen kestäneen lennon vaarallisin temppu sitten Saturnukseen saapumisen. Ei ollut lainkaan varmaa, että yhteys palautuisi normaalisti, mutta niin kävi.

Juuri tätä kirjoitettaessa ovat ensimmäiset tiedot ohilennosta ovat tulossa Maahan Nasan Kaliforniassa olevan maa-aseman kautta. Nasan jännä Deep Space Network -antennien toiminnasta reaaliajassa kertova sivusto näyttää mikä antenni missäkin kuuntelee mitäkin luotainta – ja Goldstone on juuri nyt yhteydessä Cassiniin.

Yllä oleva Nasan video kertoo tarkemmin mitä Cassini on tehnyt tähän mennessä ja mitä sen edessä vielä on ennen 15. syyskuuta tapahtuvaa syöksyä Saturnukseen. Videolla on myös visualisointi siitä, miten luotain suhahti eilen planeetan ja sen renkaiden välistä.

Lopussa näytetään myös lennon loppu, eli se, miten Cassini putoaa suurella nopeudella Saturnuksen kaasukehään ja koettaa pitää koko ajan antenninsa kohti Maata. Se lähettää tietoja ja kuvia viimeiseen saakka.

Kun viimein yhteys katkeaa siihen, päättyy eräs ihmiskunnan suurimmista ja tutkimusmatkoista.

Cassini aloitti rohkeat ohilennot: nyt odotetaan ja toivotaan parasta

Ke, 04/26/2017 - 16:16 Jari Mäkinen
Cassini

Cassini-luotain lensi tänään aamulla erittäin läheltä Saturnuksen pilvipintaa ja ohitti sen renkaiden sisäreunan. Kyseessä on ensimmäinen uhkarohkeista tempuista, joiden tuloksena on huimasti kiinnostavia tietoja ja kuvia, mutta joihin ei aikaisemmin ole uskallettu ryhtyä.

Saturnusta jo 12 vuoden ajan tutkinut Cassini-luotain ohjataan törmäämään rengasplaneettaan 15. syyskuuta. 

Koska luotain on toiminut erittäin hyvin ja Saturnuksessa sekä sen kuissa riittää tutkittavaa, on Cassinin lentoa jatkettu useampaan kertaan, mutta tätä pitempää ei luotainlegendaa haluta enää pitää toiminnassa. Se kun saattaa rikkoontua koska tahansa, ja voisi hallitsemattomana törmätä vaikkapa Saturnuksen kuuhun Enceladukseen, missä ainakin teoriassa saattaisi olla elämää.

Luotaimella tehdään kuitenkin nyt 22 hyvin riskaabelia ohilentoa aivan Saturnuksen pilvikerroksen yläosia hipoen ennen syyskuun itsemurhasyöksyä Saturnukseen; vaikka luotain nyt hajoaisi, ei sillä ole enää suurta merkitystä. 

Tarkoituksena on saada kuvia ja kerätä mittaustietoja Saturnuksen kaasukehän koostumuksesta ja olemuksesta sekä lisätietoja sen renkaista.

Näistä lisätiedoista olennaisin on renkaiden massan määrittäminen nykyistä tarkemmin; mistä enemmän renkaissa on massa, sitä vanhempia niiden oletetaan olevan. Massan määritys onnistuu luotaimen lentorataa tarkasti tutkimalla, sillä renkaat vaikuttavat siihen massallaan ja siten selvät muutokset radassa viestivät siitä, että renkaat ovat vaikuttaneet luotaimeen.

Ensimmäinen näistä tapahtui tänään, mutta tietoa ohilennon onnistumisesta saadaan odottaa huomiseen saakka. 

Syynä odotukseen on se, että lennonjohto on kääntänyt Cassinin asentoon, missä sen suuri lautasantenni osoittaa Maan sijaan menosuuntaan. Näin se suojaa itse luotainta mahdollisesti eteen tulevia jäähitusia tai kivenkappaleita vastaan. 

Luotaimen nopeus ohilennon aikaan oli suurimmillaan yli 110 000 kilometriä tunnissa, joten pienikin törmäävä kappale voi saada aikaan suurta tuhoa. 

Kunhan Cassini on jälleen turvallisella alueella kauempana renkaista, kääntää se itsensä taas sopivaan asentoon, jotta se voisi olla jälleen yhteydessä Maahan. Jos kaikki on sujunut hyvin, kuullaan Cassinin signaali – ja varmistus siitä, että se on edelleen kunnossa – huomenna aamupäivällä klo 10.30 Suomen aikaa. Ensimmäinen lähetys kuvia ja tietoja alkaa saapua noin puolta tuntia myöhemmin.

Cassini lensi viime lauantaina aamusyöstä Suomen aikaa viimeisen kerran Saturnuksen Titan-kuun ohitse. Luotain oli lähimmillään 979 kilometrin päässä Titanin pinnasta.

Video: Cygnus-rahtialus saapui avaruusasemalle Aalto-2 -satelliitti mukanaan

Cygnus-rahtialus laukaistiin viime tiistaina kohti Kansainvälistä avaruusasemaa ja se saapuu tänään lauantaina perille. Tämä Cygnuksen lento on erityisen kiinnostava suomalaisittain, koska sen mukana kulkee 28 pientä QB50-satelliittia, joista yksi on Aalto-2 – ensimmäinen avaruuteen lähetetty suomalaistekoinen satelliitti.

Aluksen saapumista avaruusasemalle saattoi seurata suorana ja yllä on nyt tapahtuma koosteena. Aluksen hidas ja varovainen lähestyminen tapahtui normaaliin tapaan ja Cygnus oli avaruusaseman vieressä noin klo 13 Suomen aikaa. Aseman robottikäsivartta käyttäneet astronautit Peggy Whitson ja Thomas Pesquet nappasivat sen kiinni klo 13.05. 

Sen jälkeen he siirsivät Cygnuksen kiinni avaruusaseman Unity-moduulin alapuolella olevaan telakointiporttiin.

Astronautit avasivat luukun rahtialuksen sisälle myöhemmin lauantaina ilmatiivitystestauksen ja paineentasauksen jälkeen.

Video: Katso Aalto-2:ta kuljettaneen raketin laukaisu 360°-laseillasi

Muun muassa Aalto-2 -satelliittia kuljettanut Cygnus-avaruusrahtialus laukaistiin matkaan eilen tiistaina onnistuneesti.

Kyseessä oli ensimmäinen kerta, kun Nasa välitti laukaisun virtuaalilaseilla katsottavassa muodossa striimattuna 360°-videona; tämä video on nyt yllä ja tunnelmaan pääsee näin jälkikäteenkin.

Juuri nyt Cygnus kipuaa korkeammalle kiertoradalle ja saapuu lauantaina iltapäivällä Suomen aikaa Kansainvälisen avaruusaseman luokse.

Astronautit Peggy Whitson ja Thomas Pesquet ottavat siitä kiinni aseman robottikäsivarrella klo 13.05 Suomen aikaa – jos kaikki menee suunnitellusti.

Sen jälkeen kaksikko laittaa Cygnuksen avaruusaseman Unity-moduulin kohti Maata (alaspäin) osoittavaan telakointiporttiin.

Alustavien tietojen mukaan Aalto-2:n vapauttaminen omille teilleen avaruuteen saattaa tapahtua vielä eilen kaavailtua pikemmin: suomalaissatelliitti ja muut QB50-parven satelliitit saattavat päästä toimintaan jo toukokuun alussa!

 

Video: Näin Aalto-2 laukaistaan avaruuteen

Tänään on laukaisupäivä, eli T - 0 vuorokautta! Jos kaikki sujuu nyt hyvin viimeisten laukaisua edeltävien tuntien aikana, pääsee Aalto-2 tänään avaruuteen.

Viimeisessä laukaisulähtölaksentavideossa katsotaan tarkemmin Cygnuksen lentoa Atlaksen kyydissä taivaalle sekä muun muassa sääoloja, jotka voisivat vielä lennon estää.

Laukaisu tapahtuu klo 18.11 Suomen aikaa ja sitä voi seurata suorana mm. NASA-TV:n kautta. Tällä kerralla laukaisua voi katsoa myös virtuaalilaseilla, sillä NASA striimaa sen 360°-videona Youtubessa.

 

Video: Aalto-2:n neljäs lähtölaskentavideo tekee paljastuksia 60-vuotiaasta Atlas V -kantoraketista

Millainen on Atlas V, Cygnus-rahtialuksen ja Aalto-2:n sen sisällä avaruuteen laukaiseva kantoraketti?

Kyseessä on jo 60-vuotias mannertenvälinen ohjus, joka on tosin vuosikymmenten kuluessa kokenut monta kauneusleikkausta ja saanut pintansa alle paljon uutta tekniikkaa. Oikeastaan vain nimi on sama kuin aikanaan myös ensimmäiset amerikkalaiset astronautit kiertoradalle laukaisseella raketilla...

Video: Aalto-2:n laukaisu lähestyy ja videolähtölaskenta alkaa tänään

Pitkä odottelu alkaa lopultakin olla ohitse, sillä Aalto-2 laukaistaan avaruuteen Cygnus-avaruusrahtialuksen sisällä Floridasta viikon kuluttua.

Tiedetuubi on enemmän kuin tunnelmassa mukana ja juhlistaa lähtöä näyttämällä satelliitin sekä lennon eri vaiheita joka päivä pienin videoin laukaisuun saakka. Laukaisu tapahtuu näillä näkymin 18. huhtikuuta klo 18.11 Suomen aikaa – siis erinomaiseen aikaan laukaisun seuraamisen kannalta.

On tietysti mahdollista, että Atlas V -kantoraketti ei pääsekään matkaan teknisistä tai sääolosuhteista johtuvista syistä, mutta nyt kaikki näyttää erittäin lupaavalta.

Videosarja alkaa kuitenkin yleiskatsauksella siihen, missä Aalto-1 ja Aalto-2 ovat parhaillaan. Kummakin kannalta eletään nyt jänniä aikoja!

Video: Hämmästyttävä tapaus – Metsäsika kaivaa lehmän maahan

Utahin yliopiston eläintutkimus otti hieman eri suunnan kuin suunniteltiin, kun yksi saaliina käytetyistä lehmistä yksinkertaisesti katosi.

Tutkijat olivat asettaneet luontoon Utahin autiomaassa seitsemän lehmän raatoa, ja he halusivat selvittää miten paikalliset petoeläimet käyttäytyvät.

Raatojen luona oli riistakameroita, ja kun yksi raadoista hävisi viikon aikana, joten tutkijat pääsivät nopeasti syyllisen jäljille: metsäsika, eli mäyrä, oli kaivanut lehmän maakuoppaan. 

Se, että metsäsika voi haudata saaliinsa maahan, ei ole mikään yllätys. Mutta se, että se voi haudata paljon itseään suuremman lehmän, on yllätys.

Lehmälle kuopan kaivamiseen kului viisi päivää ja viisi yötä, ja tässä oleva video näyttää miten homma oikein onnistui. Kuvien perusteella työ oli suuri, mutta ei mitenkään yliluonnollisen rasittava.

Mutta nyt kysymys kuuluu: mitä metsäsika tekee myöhemmin raadolla? Kaivaa se ylös ravinnoksi vai antaa maatua omassa rauhassaan. 

Jälkimmäinen vaihtoehto ei ole mitenkään tuulesta temmattu, sillä jos raadossa olisi tappava tauti, olisi eläinyhteisön hengissä säilymisen kannalta hyödyllistä, jos joku sen kaivaisi maan alla eristyksiin. 

Video: Utahin yliopisto

Nyt se alkaa: avaruusliikenteen vallankumous. Oikeasti.

Vielä jokunen vuosi sitten SpaceX:n suunnitelmille käyttää kantoraketteja uudelleen naurettiin. Etenkin perinteiset avaruusyhtiöt käyttivät kovasti aikaa ja vaivaa osoittaakseen, että homma ei onnistu, ja jos se onnistuu, niin se ei ole kannattavaa.

Nyt SpaceX on kuitenkin osoittanut, että se onnistuu – ja on nähtävästi odotettuakin edullisempaa. Juuri vime viikolla yhtiön perustaja ja toimitusjohtaja Elon Musk kertoi tavoittelevansa seuraavaksi myös rakettien toisten vaiheiden uudelleenkäyttöä sekä sitä, että laukaisuita voitaisiin tehdä päivittäin. 

Kyllä: siis raketti päivässä, eli 365 vuodessa, eli yhtiö yksistään tekisi jotakuinkin kymmenen kertaa enemmän laukaisuita kuin koko maailma tällä hetkellä vuodessa.

Tämä romahduttaa avaruuteen lentämisen hinnan ja tekee siitä taloudellisesti kannattavaa monenmoisille uusille yrittäjille, myös avaruusturisteille. Falcon 9:n raskaan version avulla myös suurien ja painavien rahtien lähettäminen kiertoradalle tulee myös suhteellisen helpoksi ja edulliseksi. 

Eikä SpaceX ole yksin. Myös pienempien rakettien uudelleenkäytössä jo onnistunut Blue Origin on tulossa mukaan kiertoradalle (ja kauemmaksikin) ulottuvaan liikenteeseen.

Yhtiö rakentaa jo suurta, uutta tehdasta New Glenn -kantorakettejaan varten Cape Canaveralissa, Floridassa, aivan SpaceX:n laukaisupaikkojen vieressä. Ei ihme, että yhtiön perustaja ja toimitusjohtaja Jeff Bezos pumpaa tällä haavaa yhtiöönsä miljardi dollaria vuodessa Amazon-verkkokaupallaan saamaansa rahaa, sillä Blue Origin ei ole tuottanut vielä yhtään tulosta, mutta lupaukset ovat erittäin suuria.

Jättimäinen aurinkomyrsky oli tuhota maapallon vuonna 774 – nyt tapaus tunnetaan paremmin

To, 04/06/2017 - 18:14 Toimitus

1200 vuotta sitten tapahtui poikkeuksellisen voimakas Auringon hiukkasmyrsky, voimakkain viimeisten kymmenentuhannen vuoden aikana. Se aiheutti häiriöitä napaseudun stratosfäärissä vähintään yhden vuoden ajan, nosti pohjoisen pallonpuoliskon talvilämpötiloja usealla asteella ja nyt se on mallinnettu.

Auringon hiukkasmyrskyt ovat satunnaisia, voimakkaiden auringonpurkausten aiheuttamia tapahtumia, joilla on erilaisia vaikutuksia Maahan.

Leudoimmillaan ne vain saavat aikaan pientä vipinää lähiavaruudessa Maan luona, mutta toisinaan – kuten alkuviikosta – ne aiheuttavat toimintahäiriöitä ja -katkoksia nykyaikaisiin navigaatio- ja viestintäjärjestelmiin. Joskus niistä tulee myös säteilyvaara astronauteille ja napa-alueen ylittävien suihkukoneiden miehistöille ja matkustajille.

Tällaisia tapahtumia on havaittu viime vuosikymmenten aikana tuhansia, ja jotkin niiden vaikutuksista on arvioitu vaarallisiksi.

Pahimmillaan aurinkomyrsky saa aikaan hyvinkin suuria häiriöitä jopa maapallon pinnalla, ja saisi aikaan kenties katastrofaalisia ongelmia nykyaikaisille sähkölaitteille. 

Nähtävästi vuonna 774 tapahtui tällainen geomagneettinen myrsky, joka nyt tapahtuessaan sysäisi yhteiskunnat ympäri planeettamme täyteen kaaokseen.

Tuosta tapahtumasta ei luonnollisesti ole suoria mittaustuloksia, mutta epäsuorasti käyttämällä pohjoisen ja eteläisen napaseudun jääkerrostumista mitatusta kosmisesta beryllium-10:stä ja puiden vuosirenkaiden radiohiilestä (hiili-14) saatua dataa on kansainvälinen tutkijaryhmä onnistunut osoittamaan, että hiukkasmyrsky oli todella raju tapaus. 

Tulosten perusteella voi ennustaa luotettavasti kymmenientuhansien vuosien ajanjaksolla pahinta mahdollista uhkaa, jonka auringonsäteily aiheuttaa. Tuloksen perusteella voidaan asettaa havaintorajat ankarien Auringon hiukkasmyrskyjen riskinarviointiin.

Maa säästyi vain onnella

Kansainvälinen tutkimuskonsortio, johon kuuluu 11 ryhmää kuudesta maasta (Australia, Italia, Japani, Suomi, Sveitsi ja Venäjä) on sveitsiläisten ja suomalaisten tieteilijöiden johdolla tutkinut, mitä ilmastollisia vaikutuksia tuolla voimakkaimmalla tunnetulla Auringon hiukkasmyrskyllä oikein oili.

Se siis tapahtui yli 1200 vuotta sitten, vuoden 774 myöhäiskeväällä tai alkusyksyllä. Samaan aikaan kun Kaarle Suuri oli valloitusretkillään nykyisen Pohjois-Italian alueella, rykäisi Aurinko pinnaltaan erittäin voimakkaan purkauksen.

Onneksi se tapahtui toisella puolella Aurinkoa Maasta katsottuna, sillä suora osuma maapalloon olisi todennäköisesti saanut aikaan liki maailmanlopun.

Tuytkijaryhmä on arvioinut tapahtuman ilmakehälliset ja ilmastolliset vaikutukset ja osoittanut, että vastaava geomagneettinen myrsky voisi häiritä napaseudun stratosfääriä vähintään yhden vuoden ajan. Se johtaa paikallisiin pintalämpötilan muutoksiin, jotka nostavat pohjoisen pallonpuoliskon talvilämpötiloja jopa useita asteita.

Oulun yliopistoa tutkimuksessa edustivat tohtorikoulutettava Eleanna Asvestari ja professori Ilya Usoskin, jotka työskentelevät ReSoLVE Centre of Excellence -yksikössä. He tuottivat yksityiskohtaisia ja tämänhetkistä huipputasoa edustavia kosmisten radionuklidien synnyn ja siirtymisen mallinnuksia äärimmäisen tapahtuman aikana vuotta 775 vastaavissa olosuhteissa.

Tutkimus julkaistiin Nature Groupin Scientific Reports -sarjassa 28. maaliskuuta 2017.

Juttu perustuu Oulun yliopiston tiedotteeseen.

Sodankylään avattiin Arktinen avaruuskeskus

To, 04/06/2017 - 10:14 Toimitus
Sodankylän uusi antenni. Kuva: Matias Takala

Ilmatieteen laitos otti käyttöön eilen juhlallisesti uuden, kookkaan satelliittien maa-aseman Sodankylässä. Paikalle on kasvanut vähitellen monipuolinen Arktinen avaruuskeskus, missä otetaan vastaan suuri osa Suomessa käsiteltävästä satelliittidatasta.

llmatieteen laitoksen Arktisen avaruuskeskuksen infrastruktuuri laajentui jälleen 5. huhtikuuta, jolloin käyttöön otettiin uusi n. 15 metriä korkea SOD03-satelliittidatan vastaanottoantenni. Antenni on jo kolmas iso vastaanottoantenni alueella. 

"Tämä antenni on kuitenkin vain yksi osa kokonaisuutta, joka Sodankylään on muodostunut vuosien varrella", Ilmatieteen laitoksen yksikön päällikkö Jouni Pulliainen toteaa.

Arktinen avaruuskeskuksen tehtävänä on tuottaa tärkeää tietoa arktisilta alueilta hyödyntäen uusinta satelliitti- ja avaruusteknologiaa.

Keskuksessa tuotetaan myös arktisen alueen turvallisuuden kannalta tärkeitä operatiivisia palveluita. Satelliittien välittämää tietoa voidaan hyödyntää esimerkiksi meteorologisissa palveluissa, tulvaennustejärjestelmissä, jääpalveluissa sekä meriliikenteessä. 

Yksi keskeisimmistä sovellutuksista on Itämeren jäätilanteen seuranta talvimerenkulun tarpeisiin. Palvelu perustuu Sodankylässä tuotettuihin tutkasatelliittiaineistoihin.

"Reaaliaikaisessa seurannassa satelliittidata vastaanotetaan Sodankylän yli lentävältä satelliitilta, jonka jälkeen datasta jalostetaan lopputuote, joka siirretään välittömästi Itämerellä operoivan jäänmurtajan komentosillalle", kuvailee Pulliainen.

Asema on käytännön panostus puheenjohtajuuskauden tavoitteiden saavuttamiseksi

Arktinen avaruuskeskus yhdistää entistä monipuolisemmin myös arktisen osaamisen ja avaruusteknologian. Satelliittihavainnoista kertyviä pitkiä aikasarjoja voidaan hyödyntää myös mm. ilmastonmuutostutkimuksessa. Tieto on tärkeää erityisesti arktisilla alueilla, joissa ilmastonmuutoksen vaikutukset näkyvät jo nyt erityisen voimakkaasti.

"Arktinen avaruuskeskus on konkreettinen panostus Suomen Arktisen neuvoston puheenjohtajuuskauden tavoitteiden saavuttamiseksi", toteaa liikenne- ja viestintäministeri Anne Berner.

"Puheenjohtajamaana Suomen pitää pystyä reagoimaan myös arktisten alueiden ympäristölliseen kehitykseen, sillä ilmastonmuutos vaikuttaa koko arktisen alueen tulevaisuuteen." 

Nykyisin Sodankylässä myös jalostetaan, jaellaan ja arkistoidaan satelliittien välittämiä havaintoja lähes reaaliaikaisesti Suomesta, Euroopasta ja koko pohjoiselta pallonpuoliskolta.

Sodankylässä tuotetaan muun muassa ainutlaatuista satelliittipohjaista tietoa pohjoisen pallonpuoliskon lumipeitteestä ja maaperän routaantumisesta Euroopan Unionin, EUMETSATin ja Euroopan avaruusjärjestön rahoittamina palveluina. Olennainen osa Sodankylän toimintaa on myös osallistuminen Copernicus Collaborative Ground Segment -verkostoon. Euroopan Unionin jättimäisen Copernicus-ohjelman Sentinel-satelliitit muodostavat EU:n ympäristötiedon palveluverkoston.

Asema on kattavasti varustettu myös erilaisilla havaintomittalaitteilla, joiden avulla voidaan myös varmentaa erilaisten satelliittimittausten oikeellisuus. "Ilman näitä referenssimittauksia satelliittien tuottama havaintoaineisto olisi laadullisesti käyttökelvotonta", Pulliainen muistuttaa.

Arktisen avaruuskeskuksen yhteistyökumppaneita ja rahoittajatahoja ovat muun muassa kansainväliset avaruusjärjestöt (ESA, EUMETSAT, NASA, NOAA), Euroopan unioni sekä useat muut kansalliset organisaatiot ja tutkimuslaitokset, kuten Suomen ympäristökeskus (SYKE), ja Sodankylän geofysiikan observatorio.

Ilmatieteen laitoksen lisäksi samalla paikalla toimii nykyisin Oulun yliopistoon kuuluva Sodankylän geofysiikan obsevatorio.

Pilvipalveluita ja virtuaalilaskentaa

Ilmatieteen laitoksen Arktisen avaruuskeskuksen infrastruktuuria on kehitetty niin, että isot satelliittidatamassat ovat saatavilla koneellisesti luettavan rajapinnan kautta tai pilvipalveluna.

Sodankylään rakennetut pilvipalvelu- ja virtuaalilaskenta-alustat mahdollistavat uusien lisäarvopalvelujen sekä tuotteiden kehityksen ja tuotannon. Lähtökohtaisesti monet aineistoista ovat täysin ilmaisia.

"Pitkällä tähtäimellä uskon, että datan pohjalta syntyy jossakin vaiheessa täysin uudenlaista liiketoimintaa", toteaa Ilmatieteen laitoksen Jouni Pulliainen.

Uuden kehitystyön ja toimintojen laajentamisen ansiosta Sodankylästä on muodostumassa testialusta myös älyliikennetutkimukselle. Sodankylään on parhaillaan rakenteilla monipuolinen infrastruktuuri, jossa yhdistyy 5G-verkko, älyliikennepalvelut, sääosaaminen ja haastavat talviolosuhteet.

Juttu perustuu Ilmatieteen laitoksen tiedotteeseen. Kuva: IL / Matias Takala

Tunturipeuroille tappotuomio - estääkö Norja tappavan taudin leviämisen Eurooppaan?

Ke, 04/05/2017 - 21:58 Jarmo Korteniemi
Kuva: Jarmo Korteniemi 2012

Norjan viranomaiset ovat antaneet luvan 2000-päisen peuratokan tuhoamiselle. Syynä on vuosi sitten löytynyt vaarallinen hirvieläinten näivetystauti CWD, jonka leviäminen halutaaan estää keinolla millä hyvänsä. Myös Suomessa kannattaa taudin vuoksi olla hieman varuillaan.

Kerroimme tasan vuosi sitten vaarallisesta hirvieläinten näivetystaudista, jota oli juuri löydetty norjalaisesta tunturipeuranaaraasta. Sen jälkeen tautia on löydetty myös muutamista muista saman lauman tunturipeuroista. Tutkijoiden arvion mukaan näivetystauti on saattanut muhia peuralaumassa 5-7 vuotta.

Tauti tunnetaan myös nimellä CWD (engl. Chronic wasting disease). Väärin laskostuneen proteiinin eli prionin aiheuttama tauti on vaarallinen kaikille hirvieläimille. Se tarttuu helposti ja on aina tuskallinen ja tappava.

Pahemman epidemian pelossa Norjassa tartutaan järeisiin keinoihin. Tautialueelta poistetaan koko peurakanta, mikä tarkoittaa tappotuomiota noin 2000 eläimelle. Maan maatalous- ja ruokaministeriö hyväksyi asiantuntijoiden esittämän ja perusteleman suunnitelman maaliskuun 2017 lopussa.

Tuomittu tunturipeurapopulaatio elelee Nordfjellassa Etelä-Norjassa noin 70 km x 30 km alueella. Syksyllä alkavan tuhoamisoperaation hoitavat pääasiassa harrastajametsästäjät. Sitä ennen riistanvalvojat partioivat aluetta ja varmistavat ettei peuraharhailijoita kulkeudu alueelta muualle.

Eläinten lihat aiotaan käyttää hyödyksi niiltä osin kun prionitestit osoittautuvat negatiivisiksi. Vaikka CWD ei tiettävästi tartu ihmisiin, kannattaa seudun peurojen hermoston osat sekä perna kuitenkin jättää tyystin hyödyntämättä.

Koko tokan tappaminen voi tuntua radikaalilta, mutta se pelastaa ehkä paljon. Prionitauti voisi nimittäin pahimmillaan vaarantaa muutkin Norjassa sijaitsevat ja maailman viimeiset tunturipeuran populaatiot, levitä sitten poronhoitoalueelle ja uhata perinteistä elinkeinoa, ja lopulta tarttua moniin muihinkin hirvieläimiin ympäri Euraasiaa. Ennen Norjan löytöä CWD:tä esiintyi ainoastaan Pohjois-Amerikassa.

Norjan viranomaiset pitävät kuitenkin silmänsä auki sen varalta, että tautia löytyy vielä muualta. Syksyn 2016 metsästyskaudella prionien varalta testattiin noin 8 000 hirvieläinnäytettä, tänä vuonna niitä arvioidaan tulevan noin 20 000 lisää. Lähimpiä maita, Suomea muiden muassa, on vakavasti kehotettu tehostamaan omaa CWD-valvontaansa ainakin muutaman vuoden ajan.

Koska tauti voi säilyä maastossa pitkäänkin, ei Nordfjellaan aiota istuttaa uusia peuroja ainakaan viiteen vuoteen. CWD välittyy eläimestä toiseen etenkin ruokailupaikoilla syljen ja jätösten mukana. Lisätietoja taudista löytyy aiemmasta jutustamme.

Keino, jolla CWD tuli Norjaan on arvoitus, mutta mahdollisuuksia on monia. Hirvieläinten virtsaa esimerkiksi käytetään eläinten houkuttimena, ja joku on voinut tuoda saastuneen pullollisen Yhdysvalloista Norjaan. Kyse voi olla myös huonosti puhdistettujen maastojalkineiden tai metsästysvälineiden mukana kulkeutumisesta. Prioni on myös voinut saada alkunsa Norjassakin, mikäli vain jollain peurayksilöllä kehittynyt prioni on onnistunut leviämään.

Prionia löydettiin vuoden 2016 keväällä myös kahdesta Trondheimin läheltä ammutusta hirvestä. Sikäläistä hirvikantaa ei kuitenkaan olla vielä tuhoamassa, vaan sitä tarkkaillaan. Tutkijoiden mukaan hirvillä kyse nimittäin lienee spontaanista prionin syntymisestä, joka vain havaittiin tehostetun CWD-valvonnan vuoksi. Taudin leviäminen erakkomaisempien hirvien joukossa on myös paljon epätodennäköisempää ja hitaampaa kuin tiiviissä peuratokassa.

Villiä tunturipeuraa esiintyy luonnossa ainoastaan Norjan eteläisillä vuoristo- ja tunturialueilla. Eläimiä on jäljellä runsaat 30 000, joskin näistä vain alle kolmanneksen arvioidaan olevan geneettisesti puhtaita. Loput ovat sekoittuneet peuran muiden alalajien, pääasiassa puolikesyn poron kanssa.

Peuroja (Rangifer tarandus) esiintyy ympäri pohjoista taiga- ja tundravyöhykettä, ja laji jakaantuu alueittain moniin alalajeihin, kuten tunturipeura (R. t. tarandus), poro (R. t. domesticus), metsäpeura (R. t. fennicus), sekä monet pohjoisamerikkalaiset karibut (R. t. caribou, R. t. granti, ym.). Useat näistä paikallisista alalajeista lasketaan jo pahasti vaarantuneiksi.

Monet peuroiksi kutsutut hirvieläimet (esim. valkohäntäpeura, kuusipeura, muulipeura, japaninpeura, ym.) eivät ole varsinaisia peuroja (R. t.). Lue lisää hirvieläinten tunnistuksesta.

Asiasta kertoi Suomessa ensimmäisenä Tiedetuubi.

Lähteet: Science-lehden artikkeli ja Norjan maatalous- ja ruokaministeriön tiedote.

Otsikkokuvassa oleva kuollut pohjoisnorjalainen poro ei liene sairastanut näivetystautia, mutta lopputulos on sama. Kuva: Jarmo Korteniemi 2012

Kaaosmatemaatikolle kasapäin eurorahaa

Ti, 04/04/2017 - 16:22 Toimitus
Antti Kupiainen

Kvanttikenttiä ja todennäköisyysteoriaa tutkiva Antti Kupiainen on saanut Euroopan tutkimusrahastolta tutkimusryhmälleen mittavan rahoituksen. Ryhmä soveltaa teoreettisessa fysiikassa kehitettyjä menetelmiä stokastisten ilmiöiden matemaattisiin malleihin.

Tiedetuubi esitteli Kupiaisen ja hänen tutkimustaan syksyllä tällä videolla.

Kuten Kupiainen selittää videolla, ovat hänen tutkimusaiheinaan monet luonnossakin nähtävät kaottiset ilmiöt, kuten esimerkiksi virtaavan veden turbulenssi ja salamaniskut.

Yksinkertaisilta ja kauniilta näyttävät ilmiöt ovat itse asiassa hyvin monimutkaisia.

”Kaiken teoria” selittämässsä satunnaista

Kvanttikenttäteoria syntyi viime vuosisadan puolivälissä kuvaamaan alkeishiukkasten vuorovaikutuksia. Se on nykyisin hiukkasfysiikassa käytettävä “kaiken teoria”, joka kuvaa esimerkiksi elektroneja, kvarkkeja ja fotoneita.

Sittemmin kvanttikenttäteoriasta on tullut työkalu mitä erilaisimpien monimutkaisten ilmiöiden tutkimiseen; sellaisia ovat aineiden olomuodon muutokset tai nesteiden ja kaasujen turbulenssi.  

Luonnon monimutkaisilla ilmiöillä on kaksi tärkeää yhteistä piirrettä.

"Ne ovat universaaleja, ja ne toistuvat samankaltaisina kaikissa mittakaavoissa", Kupiainen sanoo.

"Esimerkiksi turbulenssin lait ovat samat vedelle, ilmalle ja elohopealle."

Näiden kahden ominaisuuden selittämiseksi kehitettiin renormalisaatioteoria, joka kuvaa matemaattisesti sitä, miten systeemin lainalaisuudet muuttuvat, kun siirrymme mittakaavasta toiseen.

"Renormalisaatio on ERC-projektini keskeinen matemaattinen työkalu", toteaa Kupiainen.

Lainalaisuudet muuttuvat kun mittakaava muuttuu

Kupiainen soveltaa renormalisaatioteoriaa epälineaaristen osittaisdifferentiaaliyhtälöiden tutkimiseen.

Tällaiset yhtälöt kuvaavat hyvin erilaisia luonnonilmiöitä: lämmön johtumista, nesteen liikettä väliaineessa, aineiden välisten rajapintojen dynamiikkaa ja erilaisia kasvuprosesseja.

Näissä ilmiöissä on yksi olennainen piirre. Niiden stokastisuus. Siis satunnaisuus.

"Luonnolliset systeemit ovat harvoin eristettyjä, vaan niiden ympäristö vaikuttaa niihin satunnaisella tavalla: niissä esiintyy kohinaa. Toisaalta epälineaaristen systeemien dynamiikka on kaoottista, ja niiden lainalaisuudet ovat usein tilastollisia."

"Yleinen teoria näille stokastisille yhtälöille on vielä kartoittamatta, ja tässä kvanttikenttäteorian renormalisaatioteoria on avuksi."

Kvanttikenttäteorian menetelmillä voi tutkia myös satunnaista geometriaa. Siinä pyritään luokittelemaan satunnaisia käyriä, pintoja ja muita geometrisia rakenteita.

"Luonnossa esiintyvät geometriset rakenteet kuten pilvet, kuohuvan kosken pyörteet tai salamaniskut ovat hyvin erilaisia kuin klassisen geometrian kuvaamat suorat viivat, ympyrät ja pallot", jatkaa Kupiainen.

"Vaikka yksittäiset pilvet ovat kaikki erilaisia, ne saattavat kuitenkin tilastollisesti olla samanlaisia."

Tilastollisesti luonnon rakenteissa esiintyy usein kauniita symmetrioita, vaikka yksittäiset rakenteet voivat olla täysin epäsymmetrisiä. Nämä rakenteet ovat usein myös tilastollisesti samanlaisia eri mittakaavoissa, janiiden tilastolliset ominaisuudet ovat universaaleja.

Eurooppalainen rahoitus 5 vuodeksi

Nyt myönnetty Euroopan tutkimusrahaston (ERC:n) 2,5 miljoonan euron rahoitus antaa akatemiaprofessorille riittävät resurssit tutkia juuri sitä, mitä hän eniten haluaa.

Rahoituksen saamisella on myös toinen puoli:

"Koska se on erittäin kilpailtu, siihen liittyy tietty karisma tai maine. Kokemukseni aiemmalta ERC Advanced Grant -kaudeltani on, että maine auttoi hyvien postdoc-tutkijoiden rekrytoinnissa."

Artikkeli perustuu Helsingin yliopiston tiedotteeseen.

Yllättävä avaruuskivi lensi juuri erittäin läheltä maapalloa

Ti, 04/04/2017 - 13:32 Jari Mäkinen

Tämän vuoden alussa on Maan ohi lentänyt jo 15 asteroidia erittäin läheltä; etäisyys niiden ja maapallon välillä on ollut vähemmän kuin Kuun keskimääräinen etäisyys. Syynä ei liene yllättävä asteroidimyrsky, vaan parantuneet havaintomenetelmät.

Nimen 2017 GM saanut pieni asteroidi on ohittamassa Maata hyvin lähellä juuri nyt. Välimatka maapallon pinnan ja asteroidin välillä oli vain noin 11 520 kilometriä klo 13.31 Suomen aikaa. Asteroidin suhteellinen nopeus on 18,48 kilometriä sekunnissa, eli 66 528 km/h.

Kyseessä on pieni kappale, sillä sen halkaisija on 2,8 – 6,3 metriä. Koska sen pinnan valonheijastusominaisuuksia ei tunneta ja arvio koosta on tehty kirkkauden perusteella, on arvio varsin epätarkka. Joka tapauksessa kyseessä on siis henkilöauton kokoinen kivenmurikka, ei mitään sitä isompaa.

Tilastot kertovat, että tänä vuonna on ollut jo 15 tapausta, joissa pieni asteroidi on lentänyt ohi Maan lähempää kuin Kuu kiertää meitä. Se, että ohilentoja tapahtuu nyt aiempaa enemmän, johtuu yksinkertaisesti siitä, että pieniäkin ohilentäviä kappaleita voidaan nyt havaita paljon aiempaa paremmin. Aiemminkin vastaavia lähiohituksia on varmasti siis tapahtunut, mutta tällaiset pienet kappaleet ovat menneet ohi ilman sen suurempaa hälyä.

Tänäänkin Maan ohi lentää neljä muuta, aiemmin jo tunnettua asteroidia. Niiden koot ovat 20 – 42 metriä ja ohitusetäisyydet 7 – 15 Kuun etäisyyttä.

2017 GM:n ohilento on alkuvuoden tapauksista kaikkein läheisin: monet tietoliikenne- ja sääsatelliitit kiertävät maapalloa kauempana kuin 2017 GM on meitä lähimmillään.

2017 GM löydettiin Arizonassa, USA:ssa, Lemmon-vuorella sijaitsevalla robottiteleskoopilla vasta eilen. Kyseessä on yksi lukuisista koko ajan taivasta tarkkailevista havaintolaitteista.

Vuoden 2017 aikana on ennätetty löytämään jo 355 uutta Maan läheltä kulkevaa asteroidia.

Otsikkokuvassa on 2017 GM:n rata Maan lähellä. Iso ellipsi on Kuun kiertorata.

Pilvet tutuksi uuden pilviatlaksen avulla

Ma, 04/03/2017 - 16:56 Toimitus

23. maaliskuuta vietettiin Maailman ilmatieteen päivää ja sen kunniaksi julkistettiin uusi pilviatlas. Pilvet sinällään eivät ole muuttuneet mihinkään, mutta ne ovat entistäkin kiinnostavampia ilmastonmuutoksen vuoksi.

Pilvet ovat hyvin keskeisessä roolissa sään ennustamisessa ja koko ilmastojärjestelmässä ja niihin liittyy paljon ilmastonmuutoksen epävarmuuksia. Tutkijat selvittävätkin parhaillaan tarkemmin sitä, miten pilvet vaikuttavat ilmastoon ja kuinka muuttuva ilmasto vaikuttaa pilviin.  

Se tiedetään, että pilvillä on merkittävä rooli maapallon lämmönsäätelyssä. Ne viilentävät lämpötilaa heijastamalla Auringon säteilyä. Aerosoleilla on osoitettu olevan merkitys pilvien muodostumisessa, mutta suurin epävarmuus liittyy siihen, miten aerosolit muokkaavat pilvien heijastavuutta ja niiden elinaikaa.

"Aerosolitutkimuksessa Suomi on alan johtavia maita", hehkuttaa Ilmatieteen laitoksen pääjohtaja Juhani Damski Ilmatieteen laitoksen tiedotteessa.

"Tämän ilmastonmuutoksen kannalta oleellisen kysymyksen parissa tehdään töitä muun muassa Ilmatieteen laitoksella Kuopiossa. Puijon tornin huipulla on mahdollista mitata luonnollisissa olosuhteissa sitä, miten pienhiukkaset vuorovaikuttavat pilvien kanssa."

Parhaillaan Ilmatieteen laitos tutkii myös sitä, millainen rooli aerosolihiukkasilla on sateen keinotekoisessa synnyttämisessä.

"Tutkimuksen perusajatus on se, että ilmassa luontaisesti oleva kosteus saadaan aerosolien avulla tiivistymään tavanomaista tehokkaammin suuriksi pilvipisaroiksi, jotka aikaa myöten satavat vetenä maahan", tutkimusta johtava tutkimusprofessori Hannele Korhonen sanoo.

Pilvet vaikuttavat myös uusiutuvan energian tuotantoon. Ilmatieteen laitos tutkii ja kehittää parhaillaan säänennustusmalleihin pohjautuvia energiasääennusteita. Ilmatieteen laitos on myös tehnyt selvityksen, miten aurinkoenergia-alan kehitystä voitaisiin edistää Suomessa.

Ilmatieteen laitoksen satelliittituotteita ja maanpintamittauksia yhdessä hyödyntämällä voitaisiin tuottaa luotettavaa tietoa Suomen auringonsäteilyn ja aurinkoenergiapotentiaalin maantieteellisestä jakaumasta ja vuodenaikaisvaihteluista. Nämä tutkimuskokonaisuudet tuottavat tietoa päätöksenteon tueksi ja energia- ja ilmastostrategian tavoitteiden saavuttamiseksi.

Ihastu pilviin!

WMO julkaisi Maailman ilmatieteen päivänä uuden version uudesta kansainvälisestä Pilviatlaksesta. Se on erinomainen väline pilviin tutustumiseen; pilvien tunteminen on paitsi kiinnostavaa, niin myös kätevää, koska pilvistä voi ennustaa itse säätä. Pilviä katsomalla voi ymmärtää myös millaisen sääilmiöt mylläävät havaintopaikan lähistöllä.

Pilviatlas on nyt ensimmäistä kertaa saatavissa digitaalisessa muodossa ja näin kaikkien käytössä. Meteorologiassa pilvet luokitellaan niiden esiintymiskorkeuden ja muodon mukaan kymmeneen pilvisukuun.

Jokaiseen sukuun kuuluu useita lajeja, joista on vielä useita muunnoksia. Pilviatlas on tärkeä työkalu sekä meteorologiselle yhteisölle, mutta myös niille, jotka työskentelevät ilmailun tai laivaliikenteen parissa. Atlaksesta löytyy satoja erilaisia pilvikuvia ja mukana on myös vasta hiljattain luokiteltuja uusia pilvityyppejä.

Suora linkki Pilviatlakseen: www.wmo.int Pilviatlas
Suomalainen pilvikuvasto: http://ilmatieteenlaitos.fi/pilvikuvasto

Juttu perustuu Ilmatieteen laitoksen tiedotteeseen. Kuva: Flickr / timokoo (CC-lisenssillä)

PEEK-kestomuovilla voi korvata metalliakin

Ma, 04/03/2017 - 16:12 Toimitus

PEEK-kestomuovia käytetään nykyisin erilaisissa teknisissä sovelluksissa, mutta pienillä parannuksilla se voisi taipua aivan uudenlaisiin käyttökohteisiin. Ville Myllärin tutkimuksessa PEEK-kuidut ohenivat ja saivat pintaansa yhdisteitä, jotka pystyvät hajottamaan orgaanisia aineita. 

Polyeetterieetteriketoni eli PEEK on kestomuovi, jota käytetään silloin kuin muut muovit eivät enää ominaisuuksiensa puolesta riitä. Sillä on erityisen hyvä lämmön- ja kemikaalien kesto sekä mekaaninen lujuus. PEEKin korkea hinta, noin sata euroa kilolta, kuitenkin rajaa sen käyttöä erikoiskohteisiin.

PEEKiä käytetään muun muassa ydinvoimaloiden tiivisterenkaissa, lentokoneissa korvaamaan metalleja ja erilaisissa lääketieteellisissä sovelluksissa, kuten kalloimplanteissa", kertoo TTY:llä ensi perjantaina väittelevä Ville Mylläri.

Mylläri tutki PEEK-pohjaisten kuitujen käyttömahdollisuuksia yhä vaativimmissa sovelluksissa. Yksi tutkimuksen tavoitteista oli valmistaa mm. mahdollisimman ohuita PEEK-kuituja.

"Ohuita kuituja käytetään esimerkiksi lääketieteessä katetrien suojapunoksina", Mylläri sanoo.

Mylläri myös ikäännytti PEEK-kuituja lämmön ja valon avulla. PEEKin ylin suositeltu käyttölämpötila on 250 astetta, mutta testien perusteella tämä lämpötila haurastuttaa kuituja suhteellisen nopeasti.

"Sama vaikutus on myös UV-valolla. Sen huono kesto on yllättäen yksi PEEKin suurimmista heikkouksista."

Kolmannessa osiossa PEEKiä muokattiin kemiallisesti. Kuidun pintaan muodostui UV-säteilyn ansiosta kemiallisia yhdisteitä, jotka pystyvät hajottamaan orgaanisia aineita.

"Ominaisuutta voitaisiin hyödyntää muun muassa itsestään puhdistuvissa ja antimikrobisissa tekstiileissä sekä fotokatalyyttisessä ilmanpuhdistuksessa", Mylläri ehdottaa.

Artikkeli on Tampereen teknillisen yliopiston tiedote vain hieman toimitettuna.

Nyt materiaaleja voi rakentaa atomi atomilta

Aalto-yliopiston tutkijat ovat onnistuneet luomaan atomihiloja, joilla on ennalta määritelty sähkövaste. Tutkimustulokset tuovat synteettiset kvanttimateriaalit askeleen lähemmäs todellisuutta.

Yksittäisiä atomeja on kyetty liikuttelemaan hallitusti tunnelointimikroskoopin (STM) avulla ensimmäisen kerran jo yli kaksikymmentä vuotta sitten. Atomien tarkka järjesteleminen näytteessä avaa kuitenkin uusia mahdollisuuksia. Materiaalin elektronisia ominaisuuksia on mahdollista muuntaa atomirakennetta muokkaamalla ja siten luoda uusia, keinotekoisia materiaaleja.

Kolmen tutkimusryhmän yhteistyö Aalto-yliopistossa on nyt tehnyt tästä mahdollisuudesta totta. Yhdistämällä uusia kokeellisia ja teoreettisia ideoita, tutkimusryhmät onnistuivat kontrolloimaan elektronisia ominaisuuksia tärkeissä mallijärjestelmissä.

Ryhmien johtajina toimivat Peter Liljeroth (Atomic Scale Physics), Teemu Ojanen (Theory of Quantum Matter) ja Ari Harju (Quantum Many-Body Physics).

Keinotekoiset materiaalit luotiin järjestelemällä kloorivakansseja kuparikiteen pinnalla tunnelointimikroskooppia käyttäen neljän kelvinasteen (–269 °C) lämpötilassa.

”Atomirakenne määrittelee tietysti sähköiset ominaisuudet myös oikeissa materiaaleissa, mutta keinotekoisten materiaalien kohdalla hallitsemme rakennetta täysin. Periaatteessa voisimme ottaa kohteeksi minkä tahansa elektronisen ominaisuuden ja toteuttaa sen kokeellisesti”, toteaa Robert Drost, joka toteutti kokeet Aalto-yliopistossa.

Yllä olevalla videolla näkyy, miten tutkijat liikuttavat yksittäisiä atomeja mikroskoopissa ja järjestävät vakansseja yhdessä klooriatomikerroksessa. Näin saatiin tehtyä atomihiloja, joilla on ennalta määritelty sähkövaste.

Lähestymistapa ei kuitenkaan rajoitu tutkijaryhmän valitsemaan kloorijärjestelmään. Samaa menetelmää voidaan soveltaa moniin pinta- ja nanotieteen tunnettuihin järjestelmiin. Se voidaan jopa mukauttaa mesoskooppisiin järjestelmiin, kuten kvanttipisteisiin, joita kontrolloidaan litografisten prosessien avulla.

Atominkokoamismenetelmäänsä käyttämällä tutkijaryhmä todisti, että sähköistä rakennetta voidaan hallita rakennetuissa atomihiloissa luomalla kaksi erilaista keinotekoista rakennetta. Inspiraation näihin ryhmä sai perusluonteisista mallijärjestelmistä, joilla on eksoottisia elektronisia ominaisuuksia. Ensimmäisessä järjestelmässä, niin kutsutussa dimeeriketjussa, saadaan aikaan topologisia faasirajatiloja. Tutkijat onnistuivat luomaan tällaisia atomin tarkkuudella määriteltyihin paikkoihin rakennetta kontrolloimalla.

”Topologisten kvanttimateriaalien tutkimus on yksi nykyfysiikan aktiivisimmista tutkimusaiheista. Tutkimustuloksemme osoittavat, että ala on kehittynyt siihen pisteeseen, että aineen eksoottisia faaseja voidaan suunnitella ja valmistaa keinotekoisesti”, akatemiatutkija Teemu Ojanen selittää.

Toisella tutkituista järjestelmistä, Liebin hilalla, on eksoottinen elektronirakenne, joka voi olla merkityksellinen keinotekoisten magneettisten tai suprajohtavien materiaalien toteuttamisen kannalta.

”On ennustettu, että tässä järjestelmässä on niin sanottu litteä vyö, jossa elektronit käyttäytyvät aivan kuin niiden massa olisi hyvin suuri, mikä voi johtaa magneettisuuteen ja suprajohtavuuteen. Aiomme testata tätä tulevissa tutkimuksissa”, Harju selittää.

”Tutkimustuloksemme avaavat uuden tutkimusalueen, jossa kokeellisten ja teoreettisten tutkimusryhmien tiivis yhteistyö johtaa varmasti moniin jännittäviin löytöihin. Olemme perustamassa uutta huippuyksikköä designer-materian tutkimukselle tämän tutkimuksen jatkamiseksi. On harvinaista, että voimme keksiä teoreettisesti jonkin rakenteen, jossa on kiinnostavia ominaisuuksia, ja sitten kävellä suoraan laboratorioon toteuttamaan sen käytännössä”, Liljeroth summaa.

Tutkimustulokset julkaistiin Nature Physics -lehdessä 27. maaliskuuta.

Video ja artikkeli perustuvat Aalto-yliopiston tiedotteeseen.