heinäkuu 2018

CERN-tutkimuskeskuksessa kiihdytettiin kokonaisia atomeita – tulevaisuudessa siintää "gammasädetehdas"

Ti, 07/31/2018 - 11:01 Jari Mäkinen
CERNin LHC-kiihdytin, jonka etuosan sisusta on otettu näkyviin

Euroopan hiukkastutkimuskeskuksessa CERNissä pohditaan erilaisia uusia tapoja tuottaa hiuikkastörmäyksiä, jotka kertovat aineen perusolemuksesta. Yksi tällainen on "gammasädetehdas", joka vaatisi sen, että suuressa LHC-hiukkaskiihdyttimessä pyöritettäisiin protonien sijaan atomeita.

Geneven luona oleva CERN:in 27 kilometriä halkaisijaltaan oleva suuri LHC-hiukkaskiihdytin toimii normaalisti siten, että siihen ohjataan pienemmistä kiihdyttimistä protoneita sisältäviä hiukkassuihkuja, jotka laitetaan pyörimään kiihdyttimen sisällä päinvastaisiin suuntiin ja lopulta ohjataan törmäämään toisiinsa.

Tyypillisesti ennen talven huoltotaukoa protonien sijaan kiihdytetään myös atomiytimiä, jolloin saadaan aikaan erilaisia törmäyksiä.

Aina silloin tällöin kiihdyttimellä tehdään myös erilaisia kokeiluita, kuten viime keskiviikkona, 25. heinäkuuta. Silloin LHC pyöritti ensimmäistä kertaa atomeita.

Atomeissa on ydin ja sitä kiertäviä elektroneja. Ytimessä on puolestaan yleensä protoneita ja neutroneita. Elektronit ovat sähkövaraukseltaan negatiivisia ja protonit positiivisia, ja neutronit puolestaan nimensä mukaisesti neutraaleita.

Koska LHC on viritetty toimimaan protoneilla, piti käytettyjen atomiydintenkin olla varaukseltaan positiivisia, joten niissä oli tavallista vähemmän elektroneja. Itse asiassa aika paljon vähemmän, sillä atomeina kokeessa käytettiin lyijyatomeita, joissa oli vain yksi ainoa elektroni.

Ongelmana on LHC:n säätämisen lisäksi se, että lyijy menettää ainokaisen elektroninsa hyvin helposti, jolloin kiihdyttimen tarkasti hiukkasten kanssa synkronoidut magneetit eivät saa siitä enää otetta, vaan atomi törmää kiihdyttimen pienen tyhjiöputken seinään.

Ensimmäisessä kokeessa kiihdyttimeen ohjattiin 24 atomeista koostunutta rypästä ja niitä pyöritettiin hyvin hitaasti suuressa kiihdytinrenkaassa noin tunnin ajan. Sitten tehoa lisättiin ja atomien nopeus kasvoi. Atomeita onnistuttiin pitämään noin kaksi minuuttia kiihdyttimessä, ennen kuin ne ohjautuivat siitä pois. Kiihdytin on tehty siten, että kun hiukkassuihku – tai atomisuihku – ei ole stabiili, se ohjataan pois kohtioon, mihin atomit törmäävät turvallisesti jälkiä jättämättä.

Sen jälkeen LHC resetoitiin ja sen sisälle ohjattiin vain kuusi atomirypästä. Niiden kanssa kaikki toimi paremmin, ja suihku onnistuttiin pitämään kahden tunnin ajan pyörimässä kiihdyttimessä suurella teholla, ennen kuin se tarkoituksella ohjattiin ulos renkaasta.

Tutkijat ennustivat, että teoreettisesti LHC voisi pitää tällaisen omituisen hiukkassuihkun sisällään 15 tunnin ajan, mutta nyt tehdyn kokeen perusteella se voisikin toimia jopa 40 tunnin ajan.

Koe liittyy CERN:in uusien, mahdollisten koelaitteiden testaamisohjelmaan, missä eräs mahdollisista tulevaisuuden laitteista on niin sanottu gammatehdas.

Gammatehtaassa (englanniksi Gamma Factory) kiihdyttimessä kiertävään suurienergiseen atomisuihkuun ammutaan laservaloa, jolloin atomien elektronit hyppäävät korkeammalle energiatasolle ja palaavat sitten sieltä takaisin. Normaalisti energiatasolta alemmalle putoava elektroni vapauttaa tavallista valoa, mutta kun atomit liikkuvat kiihdyttimessä hyvin lähellä valon nopeutta, olisi syntyvä valo hyvin lyhytaallonpituuksista, eli osuisi gamma-aaltojen alueelle.

Gammasäteet puolestaan olisivat niin voimakkaita, että ne voisivat tuottaa tavallisen aineen hiukkasia, mutta myös raskaampia alkeishiukkasia sekä mahdollisesti eksoottisia aineen muotoja, kuten omituista pimeää ainetta.

Tuloksena voisi olla myös myonisäteitä, aivan uudenlainen hiukkassuihku, jonka käyttäminen avaisi uusia mahdollisuuksia hiukkastutkimuksessa. Myonit ovat epävakaita hiukkasia, jotka ovat hieman kuten elektroneja, paitsi että niiden massa on 207-kertainen elektronin massaan verrattuna. Siitä tekee kiinnostavan hiukkastutkimuksen kannalta paitsi sen korkea massa, niin myös se, ettei sillä ole sisäistä rakennetta – törmäystulokset ovat siis yksiselitteisempiä, kuin esimerkiksi LHC:n nyt käyttämillä protoneilla, jotka koostuvat kolmesta kvarkista.

Matkaa näihin uudenlaisiin kiihdyttimiin on vielä paljon, mutta nyt tehty koe antaa toivoa siitä, että sellaisia voidaan joskus vielä tehdä.

Seuraavaksi LHC:n "valovoimaa" lisätään

LHC-kiihdyttimen tehoa on lisätty sen toiminta-aikana jo useaan kertaan, ja lähivuosina sitä parannellaan myös useilla eri tavoilla. Yksi tempuista on lisätä kiihdyttimeen laitteet, joiden avulla törmäyksien määrää saadaan lisättyä.

Nyt hiukkassuihkut osuvat toisiinsa koelaitteiden keskellä yhdessä kohdassa, mutta tavoitteena on saada törmäyskohtaa levennettyä. Silloin toisiinsa osuvat hiukkassuihkut – joissa on paljon protoneita molemmissa – osuvat laajemmalla alueella toisiinsa, jolloin suurempi osa niiden hiukkasista osuu toisiinsa. Nyt suurin osa hiukkasista menee ohi.

"Suuri kirkkaus", eli High luminocity, viittaakin juuri tähän suurempaan törmäysmäärään; törmäyskohdat ikään kuin loistavat paremmin.

Alla oleva CERN:in video selittää, miten LHC:n virittäminen tapahtuu.

Ennätys: lennokki pysyi ilmassa 15 vuorokautta

Su, 07/29/2018 - 23:38 Jari Mäkinen

Hieman yli kaksi viikkoa on aika pitkä aika lennellä ilmassa, mutta Zephyr teki sen.

Zephyr on brittiläisen Qinetiq -yhtiön kehittämä, nykyisin Airbus-ilmailujätin siipien suojassa oleva hanke, jonka tarkoituksena on kehittää niin sanottu pseudosatelliitti.

Se on laite, joka pysyy pitkän aikaa taivaalla ja toimii vähän kuin satelliitti, paitsi että se on lähempänä ilmassa, maksaa paljon vähemmän ja voidaan lähettää lentoon hyvinkin helposti tarpeen vaatiessa. Tarve on yleisimmin sotilaiden tarve saada jostain syystä aktiivisen, paljon tietoliikennettä vaativan paikan päälle tukiasema, joka voisi toimia tietojen välittäjänä, mutta tällaiset laitteet voisivat olla hyvinkin käyttökelpoisia myös monien siviilisovellusten kannalta.

On helppo kuvitella rock-konsertti, muu iso yleisötapahtuma tai vaikka yksinkertaisesti lisäkapasiteettia kaipaava kaupunki, jonka yläpuolella kaarteleva lennokki tietolinkkeineen olisi erittäin kätevä apu.

Pienen, miehittämättömän, automaattisesti lentävän Zephyrin siipien kärkiväli on 28 metriä ja sen siipien koko yläpinta on päällystetty aurinkopaneeleilla. Ne tuottavat päiväsaikaan niin paljon sähköä, että akkuun varastoituna se riittää myös toimintaan yöllä. Lennokki on siis sähkökäyttöinen ja voisi toimia pitempäänkin kuin nyt tehty 15-päiväinen lento.

Periaatteessa se on siis kuin pari vuotta sitten maailman kiertänyt Solar Impulse -sähkölentokone, joka keräsi aina päivällä yöllä lentämiseen tarvittavan energian aurinkopaneeleilla sen lisäksi, että paneelit tuottivat päivällä lentämiseen vaadittavan sähkön. Zephyr on tosin paljon Solar Impulsea pienempi.

Laitteen lentokorkeus on maksimissaan teoreettisesti 21,3 kilometriä ja se voi kantaa viiden kilogramman kuorman, mikä riittää mainiosti miniatyrisoidun linkkiaseman kuljettamiseen.

Iso-Britannian armeija on tilannut jo viisi tällaista konetta, joten Airbus on aloittanut laitteiden sarjatuotannon. Tuotanto on toistaiseksi hidasta, mutta voi olettaa, että se tulee tästä kasvamaan. Etenkin sotilastilaukset mielessään yhtiö tekikin ennätyslentonsa juuri sopivasti juuri olleen Farnborough'n ilmailunäyttelyn aikaan.

Lisäsyy ajoitukseen näyttelyn kanssa on se, että lennokit rakennetaan Airbusin Farnborough'ssa olevassa luotantolaitoksessa.

Tämä ennätyslento alkoi 11. heinäkuuta Airbusin Arizonassa, Yhdysvalloissa, olevalla koealueella. Teoreettisesti lennokki voisi olla ilmassa kolmen kuukauden ajan, mutta se tuotiin takaisin alas vähän yli kaksi viikkoa kestäneen lennon jälkeen. Tarkkaan ottaen lento kesti 14 vuorokautta, 22 minuuttia ja 22 sekuntia.

Tätä ennen Zephyrin prototyyppi on tehnyt lähes saman mittaisia lentoja.

Kyseessä on Zephyr P, eli kahdesta suunnitellusta Zephyristä pienempi versio. Isompi, edelleen suunnitteluvaiheessa oleva Zephyr T on massaltaan 140 kg (S-versio on 75kg) ja sen siipien kärkiväli on 33 metriä. T-versio voi kuljettaa noin 15 kg massaltaan olevan hyötykuorman.

Zephyrin avulla voidaan luoda sen alla olevalle alueelle internet-verkko tai muu tietoliikenneverkko, sitä voidaan käyttää minkä tahansa signaalin linkkiasemana tai sen kyytiin voidaan laittaa esimerkiksi kameroita, jolloin sen avulla voidaan tehdä ympäri vuorokauden jatkuvaa tarkkailua. Se voi siis toimia kuin lähellä oleva paikallinen satelliitti, mistä nimi "pseudosatelliitti".

Asteroidien alkuperä: vain muutama isompi kappale

Su, 07/29/2018 - 18:28 Jarmo Korteniemi
Kuva: Don Davis

Suurin osa asteroideista ja meteoriiteista on peräisin vain kourallisesta muinoin hajonneita kappaleita, osoittaa tuore tutkimus. Löytö voi auttaa tunnistamaan uhkaavien asteroidien luonteen pelkän radan ja koon perusteella.

Aurinkokunnasta on tähän mennessä löydetty ja nimetty vajaa miljoona erilaista kappaletta. Suuri osa niistä on Marsin ja Jupiterin välisellä asteroidivyöhykkeellä kiertäviä asteroideja.

Lähes 150 000 asteroidia kuuluu "perheisiin", jonka jäsenillä on samankaltaiset radat ja (pinta)koostumus. Perheitä tunnetaan runsaat 120 kappaletta, ja niissä on jäseniä aina muutamasta lähes pariinkymmeneentuhanteen. Kunkin perheen alkuperänä on ollut yksi suurempi "esiäitinä" toiminut ja sittemmin hajonnut emokappale. Osa perheistä on vain muutamia miljoonia vuosia vanhoja.

Asteroidivyöhykkeellä kiertää kuitenkin vieläkin enemmän "perheettömiä" asteroideja, joiden alkuperä on askarruttanut tutkijoita pitkään. On ollut epäselvää, ovatko ne todella syntyneet yksinään, vai ovatko ne osia suuremmista perheistä. Kaoottinen törmäysten ja vuorovaikutusten sarja on häivyttänyt niiden historian hyvin.

Tuore tutkimus osoittaa, että "perheettömät" asteroidit eivät todennäköisesti olekaan orpoja, vaan niistä vähintään 85 % kuuluu viiteen jo tunnettuun perheeseen (Flora-, Vesta-, Nysa-, Polana- ja Eulalia-ryhmät). Loppujen alkuperä taas lienee muutamassa "haamuperheessä", joista ei ole enää selviä merkkejä. Tutkimus julkaistiin vastikään Nature Astronomy -lehdessä.

Tutkijat päätyivät tulokseen tarkastelemalla asteroidien ominaisuuksia uudella tavalla. He perehtyivät asteroidivyöhykkeen sisäosissa (2,1 - 2,5 astronomisen yksikön päässä Auringosta) kiertävien noin 200 000 asteroidin kokoihin ja ratoihin. Osoittautui, että mitä suurempi asteroidi on, sitä elliptisempi sen kiertorata on, ja sitä pienempi kallistus sen radalla on planeettojen ratatasoon verrattuna. Sama pätee myös asteroidiperheisiin - joista jokaisen voi myös tunnistaa näiden ominaisuuksien perusteella. Tutkimuksessa pystyttiin myös toteamaan jo alueelta tunnettujen 20 perheen keskinäiset sukulaisuudet.

Tutkijoiden mukaan ylivoimaisesti suurin osa "perheettömiltä" vaikuttavista asteroideista siis onkin vain maailmalle ajautuneita tai ajettuja "tuhlaajapoikia". Aiemmin niiden alkuperää ei ole tunnistettu, koska kaoottisesti pakkaa sekoittaneet törmäykset ja uudet hajoamiset ovat hajaannuttaneet perheiden jäseniä niin mittavasti.

Z. .Knezevic & A. Milani, 2005
96944 asteroidin radan eksentrisyys (eP) vs. inklinaatio (iP). Asteroidiperheet erottuvat tihentyminä. (Z. Knezevic & A. Milani, 2005)

Ainakin sisemmän asteroidivyöhykkeen alkuperä vaikuttaa siis olevan vain kourallisessa Aurinkokunnan alkuaikoina kokoon kyhäytyneessä suurehkossa "esiäidissä". Niiden hajotessa perheet lähtivät levittäytymään ja täyttämään seutua.

"En yllättyisi, vaikka lopulta pystyisimme jäljittämään kaikkien asteroidien alkuperät vain hyvin pieneen emokappaleiden joukkoon", kertoo tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja, emeritusprofessori Stanley Dermott Floridan yliopistosta:

Jos tulkinta osoittautuu oikeaksi, vaikutukset ovat suuret.

Tällöin olisi yhä ilmeisempää, että asteroidit tai oikeammin niiden emokappaleet syntyivät suurina ja protoplanetaarisen kiekon romahtaessa. Useat viimeaikaiset tutkimukset ovat vihjanneet juuri tähän suuntaan, mutta täyttä varmuutta asiasta ei ole ollut.

Samalla varmistuisi, että maahan pudonneet meteoriitit - asteroidien palaset - tulevat alunperin näistä suuremmista emokappaleista, ja moninaiset meteoriittiryhmät voitaisin ehkä lopulta yhdistää. Kenties meteoriittien jaottelu uudistuu jossain vaiheessa kuvaamaan emokappaletta, aluetta emokappaleen sisällä josta meteoriitti on peräisin, sekä kehitysvaihetta jossa kyseinen palanen on irronnut tuolta alueelta emostaan.

Löytö vaikuttanee myös tulevilta asteroiditörmäyksiltä suojautumiseen. Törmäävän asteroidin radan selvittyä pystyttäisiin päättelemään sen todennäköinen koostumus. Näin voitaisiin valita sopivin lähestymistapa törmäysuhan minimoimiseksi. Tiivis rauta-asteroidi kun vaatii erilaiset toimenpiteet kuin vaikkapa harvempi, lähinnä kivimurskasta koostuva kappale.

"Jos joku näistä joskus tulee kohti Maata ja haluamme poikkeuttaa sen rataa, meidän täytyy tietää mistä se on tehty", kuvailee Dermott.

Stanley Dermott tunnetaan myös empiirisen Dermottin lain keksijänä. Se osoittaa jättiläisplaneettojen suurten kuiden noudattavan tiettyä kaavaa. Se muistuttaa hyvin paljon planeettojen etäisyyksiä kuvaavaa Titus-Boden lakia.

Vaikka juuri julkaistu tutkimus vaikuttaakin luotettavalta, asia vaatii lisäselvityksiä. Asteroidiperheen jäsenet vaikuttavat olevan (ainakin pinnaltaan) keskenään jokseenkin samanlaista homogeenista ja differentioitumatonta materiaalia. Voivatko nykyisin niin moninaiset meteoriittityypit sittenkään olla peräisin vain muutamasta kappaleesta? Entäpä mistä emokappaleet aluperin hajoittaneet kappaleet tulivat - Aurinkokunnan ulko-osista, tai kenties jopa kauempaa?

Lähteet: Dermott ja kumpp.: "The common origin of family and non-family asteroids" (Nature Astronomy, 2018, maksumuurin takana); Novaković: "Tracing escapees from collisional families" (Nature Astronomy, 2018, maksumuurin takana); Floridan yliopiston tiedote; Morbidelli ja kumpp.: The Dynamical Evolution of the Asteroid Belt" (arXiv, 2015); Nesvorny, Broz & Carruba: Identification and Dynamical Properties of Asteroid Families (arXiv, 2016).

Otsikkokuva: Don Davis

Kuunpimennyksiä voi nähdä muulloinkin kuin vain täydenkuun aikaan

Pe, 07/27/2018 - 20:18 Jarmo Korteniemi
Kuva: Lucien Rudaux

Tänään illalla Suomen taivaalla näkyy pitkä ja varsin komea kuunpimennys. Harva tulee ajatelleeksi, että vastaavaa sattuu muuallakin Aurinkokunnassa. Vielä harvempi hoksaa, että niitäkin tapahtumia voi katsella.

Kuunpimennyksessä planeettamme tulee suoralle linjalle kuumme ja Auringon väliin, ja Maan varjo peittää Kuun. Voisi oikeastaan sanoa, että täysikuu on täydellisimmillään vain ja ainoastaan kuunpimennyksen aikaan.

Kuunpimennyksiä voi kuitenkin yllättäen nähdä myös silloin kun kuu ei ole täysi. Se tosin onnistuu vain kolmella hieman epätavallisella tavalla. Kaikkiin tarvitaan laatikon ulkopuolella ajattelua, apuvälineitä, ja kenties pilkunkin viilausta.

(1) Ensimmäinen vaihtoehto on siirtyä planeetalta pois. Kansainvälisen avaruusaseman Cupolassa oleva astronautti voi nähdä sekä täydellisen kuunpimennyksen että vastakkaisessa suunnassa olevan Auringon vain hieman päätään kääntäen. Kuu on sieltä katsoen lähes, muttei aivan täysi.

(2) Avaruuteen meno ei tietystikään ole kaikille mahdollista. Toinen vaihtoehto on paljon helpompi, ja mahdollistaa kuunpimennyksen katselun huomattavasti useammin kuin normaalisti. Kuunpimennys-termi täytyy vain ymmärtää laajemmin ja suunnata katse kauemmas avaruuteen.

Jupiteria kiertävät "Galilein kuut" erottuvat selvästi neljänä pienenä valopisteenä emoplaneettansa vieressä jo hyvillä kiikareilla. Aika ajoin, tarkkaan katsottuna, joku niistä kuitenkin voi näyttää sammuvan. Tuolloin kyseinen kuu on joutunut joko Jupiterin tai jonkun kanssakuunsa varjon peittämäksi - eli emoplaneetta tai joku toinen kuu on mennyt "sammuneen" kuun ja Auringon väliin. Kyse on siis kuunpimennyksestä aivan toisaalla. Ja, koskapa tilanteen näkee Maasta katsottuna hieman vinosti, kuu ei meiltä katsottuna ole aivan täysi.

Esimerkki Jupiterin Europa-kuun rengasmaisesta pimennyksestä.

Lisää Jupiterin kuiden tapahtumia (okkultaatioita, ylikulkuja ja pimennyksiä) voi tarkastella joko Project Pluton tai Sky and Telescopen taulukoista. Niitä on itse asiassa yllättävän usein. Aikoja kannattaa kuitenkin verrata Jupiterin näkymiseen Suomessa, esimerkiksi Ursan tähtikartan avulla.

(3) Kolmas keino on sijoittaa käytetty apuväline hieman eri paikkaan kuin missä itse on. Näin pimennyksiä voi nähdä vieläkin enemmän, ja erilaisia.

Marsin kaksi kuuta joutuvat aika ajoin punaisen planeetan varjoon. Pienen kokonsa vuoksi ne kuitenkin uppoavat kokonaan näkymättömiin. Curiosity-mönkijän ottamassa kuvasarjassa näkyy oivasti kuinka Phobos himmenee hiljalleen Marsin kaasukehän vaikutuksesta ja lopulta sammuu täysin päästessään itse planeetan taa.

Planeettojen kummajainen on Uranus. Sen kuiden kiertotaso on kohtisuorassa planeetan kiertorataan nähden: Kuut siis kiertävät ikään kuin pystysuorassa planeetan ympäri. Siksi sen kuiden pimennyksiä sattuu vain muutamien kymmenien vuosien välein. Tällä hetkellä Uranus lähestyy vuonna 2028 koittavaa päivänseisausta, jolloin sekä Uranuksen että sen kuidenkin pohjoisnavat osoittavat kohti Aurinkoa. Seuraavan kerran kuunpimennyksiä voi sattua vasta vuonna 2049, päiväntasauksen aikaan - eli silloin, kun kuiden kiertotaso pyyhkäisee Auringon yli eli on linjassa sekä Auringon että Uranuksen kanssa. Edellisen kerran näin kävi vuonna 2007.

Aurinkokunnassa on lukemattomia muitakin kuunpimennyksiä. Kuita löytyy paitsi kuudelta planeetalta, myös sadoilta muilta kappaleilta. Niitä on useimmilla kääpiöplaneetoilla ja ainakin 300 muulla pienkappaleella. Useimmat kuista joutuvat aika ajoin joko toistensa tai emokappaleensa varjoon. Voi kysyä filosofisesti: tapahtuuko kuunpimennys, jos kukaan ei ole sitä näkemässä?

Kuunpimennyksiä ainakin löytyy, jos vain tietää mistä hakea.

Kaikki riippuu kuitenkin näkövinkkelistä - sieltä pimentyneestä kuusta katsottuna kun kyse on aina auringonpimennyksestä. Otsikkokuvana on Rudauxin maalaus aiheesta.

Otsikkokuva: Lucien Rudaux (1874–1947)

Kilpailu avaruusturisteista kiihtyy edelleen: nyt SpaceShip2 teki ennätyslennon

Virgin galactic ja Blue Origin nokittavat nyt toisiaan yhtenään yhä korkeammalle yltävillä ja kunnianhimoisemmilla lennoilla. Viime viikolla Blue Origin teki kenties viimeisen miehittämättömän koelennon kapselillaan ja nyt eilen Virgin Galactic teki korkeimmalle ylettyneen lentonsa uudella SpaceShip2:lla. Kumpikin aikoo aloittaa turistilennot avaruuteen ensi vuonna – mutta kumpi ehtii ensin?


Yllä oleva Virgin Galacticin video näyttää millainen eilen tapahtunut koelento oikein oli ja millaisia olivat maisemat lennon korkeimmalla kohdalla.

Ne näyttävät jo kovin avaruudellisilta, mutta ovat vielä varsin kaukana sieltä: korkeus parhaimmillaan oli "vain" 52 kilometriä. Edellisellä koelennollaan toukokuussa alus nousi 34,8 kilometrin korkeuteen.

Virgin Galactic etenee tietoisesti koelennoissaan hitaasti, sillä koelento-ohjelmassa ei haluta nyt ottaa riskejä. Kun edellisellä koelennollaan SpaceShip2 käytti rakettimoottoriaan 31 sekunnin ajan ja saavutti 1,9-kertaisen äänen nopeuden, toimi moottori nyt 42 sekuntia ja huippunopeus oli 2,47 Machia. Samassa suhteessa hyppäyslennon huippu nousi nyt yli 50 kilometrin, eli puolimatkaan Maasta avaruuden rajana pidettyyn sataan kilometriin.

Kyseessä oli kolmas VMS Even lento, jolla se käynnisti moottorinsa. Se nousi lentoon jälleen WhiteKnight2-lentokoneen mahan alla, irrottautui siitä 14,2 kilometrin korkeudessa ja sytytti sen jälkeen rakettimoottorinsa. Lennon lakipisteessä lentäjät Dave Mackay ja Mike “Sooch” Masucci käänsivät aluksen pyrstön maahanpaluuasentoon ja pudottautuivat tässä asennossa alaspäin.

52 kilometrin korkeudessa ilmaa on enää hyvin vähän ja olosuhteet ovat hyvin avaruudelliset. Lento jo sinne ja takaisin olisi komea elämys.

Kunhan alus oli pudonnut takaisin tiheämpään ilmakehään, pilotit käänsivät pyrstönsä takaisin suoraan ja laskeutuivat Mojaven lentokentälle, mistä he lähtivät myös lentoon.

On varsin todennäköistä, että seuraavalla lennolla Virgin Galactic nousee jo virallisesti avaruuden puolelle, sillä käytännössä ero 50:n ja sadan kilometrin välissä on hyvin pieni – olennaista on vain rakettimoottorin toiminta-aika. Tosin moottori ja sen toiminta onkin lennolla sen suurin riski.

Ensilöytö: hurrikaanien aiheuttama luonnonvalinta kasvatti liskojen varpaita

Pe, 07/27/2018 - 15:53 Jarmo Korteniemi
Kuva: Rian Castillo

Tutkijat havaitsivat, että lyhytjalkaiset ja isovarpaiset anolisliskot selviytyvät hirmumyrskyistä pitkäkoipisia paremmin. Tämä on ensimmäinen konkreettinen esimerkki siitä, kuinka myrsky on aiheuttanut suoraan valintapainetta johonkin eläimen ominaisuuteen niin että se on voitu mitata.

Tutkijat mittasivat Anolis scriptus -lajin liskojen ominaisuuksia Länsi-Intian saaristossa juuri ennen kahta voimakasta hirmumyrskyä. Myrskyjen laannuttua he palasivat saarille takaisin jatkaakseen analysointia. Mittausten välillä oli kulunut vain kuusi viikkoa.

Myrskystä selvinneet liskot olivat keskimäärin pienempiä kuin aiemmin. Mikä mielenkiintoisinta, niiden reisiluut olivat suhteessa aiempaa lyhyempiä ja tarttumista edesauttavat varvasanturat taas suuremmat. Pienet, lyhytreitisemmät ja isovarpaiset selvisivät siis hurrikaanista paremmin.

Ennen myrskyjä otettiin mitat 71 liskon kehoista, mukaan lukien kokonaispituus ja raajojen luiden pituudet. Myrskyjen jälkeen samat mitat otettiin 93 yksilöltä. Vaikka sekä näytemäärät että muutokset eivät olleet erityisen suuria, tiettyjen kehon kokosuhteiden muuttuminen populaatiossa erottui tilastoanalyysissä merkittävänä.

Käytännön kokeet osoittivat, että lyhyet reidet ja suuret varpaat auttavat liskoja pysymään paremmin kiinni oksissa kovalla tuulella. Tutkijat asettivat liskot ohuen kepin päälle ja altistivat ne alati kovenevalle ilmavirralle. Eläimet vetäytyivät kepin tyynemmälle puolelle, vetivät etujalkansa lähelle kehoa ja asettivat pitkän pyrstönsä kepin pituutta pitkin. Pitkät takajalat jäivät kuitenkin tuulelle alttiiksi ja aiheuttivat lopulta liskon irtoamisen. Siksi suuremmilla varvasanturoilla varustetut ja lyhytjalkaisemmat selvisivät kepeillä pidempään kuin muut.

Yllä kuva, jutun lopussa video koetilanteesta.

Tutkimus julkaistiin vastikään Nature-tiedelehdessä. Kyse on tiettävästi ensimmäisestä kerrasta, kun hurrikaanin aiheuttama valintapaine osoitettiin kiistattomasti. (Jo aiemmin toki tiedettiin, että myrskyt tappavat suuria määriä eläimiä ja aiheuttavat muitakin tuhoja elinympäristöille.)

Tutkittavat liskot asustelevat kahdella kannaksen yhdistämällä pensaikkoisella saarella (Pine Cay ja Water Cay) Turks- ja Caicossaarilla. Voimakkaat hurrikaanit Irma ja Maria riepottelivat aluetta syyskuussa 2017.

Turks- ja Caicossaaret ovat saariryhmä Atlantilla, Floridasta kaakkoon ja Haitista pohjoiseen. Saaret ovat Yhdistyneiden kuningaskunnan erillisalue. Ne eivät maantieteellisesti ole osa Karibiaa, vaan kuuluvat Bahamasaarten ohella Lucayanin saaristoon.

Hurrikaanit eivät ole Lucayanilla mikään uusi asia. Miksi liskopopulaatiossa siis alunperin edes oli pitkäreisisiä yksilöitä - eikö toistuvien myrskyjen olisi pitänyt karsia sellaiset huonot piirteet geenipoolista? Tässä vaiheessa asiasta on mahdotonta sanoa mitään varmaa. Luultavasti hurrikaanit ovat tähän asti olleet vain marginaalinen valintapaineen aiheuttaja, ja muut tekijät vaikuttavat enemmän. Ehkäpä päivittäinen kiipeily tai saalistajia pakoon juokseminen suosivat pidempiä takajalkoja.

Ilmastonmuutoksen myötä yleistyvät hurrikaanit saattavat kuitenkin muuttaa tilannetta, ja kasvattaa lyhytjalkaisten liskojen lisääntymisetua.

Anolis scriptus on pieni 4 - 7 -senttinen liskolaji, jonka esiintymisalue kattaa koko Lucayanin saariston. Suomalaista nimeä eläimellä ei liene, mutta sen englanninkielinen nimi tarkoittaa hopeasaarianolia (Silver key anole; "key" tulee "pientä saarta" tarkoittavasta espanjan cayo-sanasta).

Tutkitun liskon lähisukulaisia esiintyy ympäri Länsi-Intian saaria sekä läheisillä manneralueilla. Tämän monipuolisen liskosuvun lajit tarjoavat darwininsirkkujen ohella eräitä parhaimpia esimerkkejä hyvin nopeasta sopeutumislevittäytymisestä eli ns. adaptiivisesta radiaatiosta. Uusiin elinympäristöihin joutuessaan liskoille kehittyy uusia ominaisuuksia vain muutamissa sukupolvissa, ja näin populaatiot lopulta lajiutuvat erilleen. Liskoilla esiintyy myös paljon konvergenttia evoluutiota: geneettisesti kaukaisetkin lajit voivat kehittää toisiaan muistuttavia piirteitä, jos vain joutuvat samankaltaiseen ympäristöön.

Anolisliskojen suku on runsaslajisin vesikalvollisten (matelijat, nisäkkäät ja linnut) eläinten suku. Useita anolislajeja pidetään myös lemmikkeinä.

Lähteet: Donihue ja kumpp.: Hurricane-induced selection on the morphology of an island lizard" (Nature, 2018, maksumuurin takana); Editorial: "How lizards got their big feet" (Nature, 2018); Losos, Warheitt & Schoener: Adaptive differentiation following experimental island colonization in Anolis lizards (Nature, 1997)

.

Video liskojen kiinnipitelyominaisuuksista kovassa tuulessa.

Otsikkokuva: Rian Castillo

Miksi kuunpimennyksestä kannattaa innostua? Koska luvassa on 3D-kokemus.

Pe, 07/27/2018 - 12:00 Jari Mäkinen
Kuunpimennys koosteena

Tänään illalla tapahtuu täydellinen kuunpimennys, joka on paitsi tavallista pitempi, niin myös jännä taivaanmekaniikan puolesta: Kuu, Maa ja Aurinko ovat nyt juuri sopivasti kohdallaan, jotta niistä saa kauniin kolmiulotteisen kokemuksen. Ennusteen mukaan myös sää suosii illan taivaallista spektaakkelia!

Kuunpimennyksessä Kuu kulkee radallaan maapallon varjon läpi, eli Kuu, Maa ja Aurinko ovat avaruudessa täsmälleen samalla suoralla. Koska Kuu kiertää Maata lähes samassa tasossa, missä Maa kiertää Aurinkoa, tapahtuu erilaisia kuunpimennyksiä varsin usein. Joskus niitä on jopa neljä vuodessa.

Kiertoradat eivät ole kuitenkaan aivan samassa tasossa, joten suurin osa näistä pimennyksistä on osittaisia. Kuu kulkee siis "vain" läheltä varjoa tai osuu vain osittain varjoon. Tapaukset, joissa Kuu menee täsmälleen Maan varjon läpi, ovat harvinaisempia.

Päinvastoin kuin auringonpimennykset, ovat kuunpimennykset näkyvissä kaikkialta maapallolta, jos Kuu vain on horisontin yläpuolella. Edellinen Suomesta näkynyt täydellinen kuunpimennys oli syyskuussa 2015 ja seuraava sellainen on ensi vuonna tammikuun 21. päivänä.

Mitä tapahtuu tänään illalla?

Kuunpimennys alkaa, kun Kuun reuna lipuu Maan heittämään puolivarjoon. Tällöin Auringon kiekosta osa valaisee yhä Kuuta kirkkaasti ja pimennystä on vielä hyvin vaikeaa huomata. Osittaisen pimennyksen alkaessa Kuu alkaa siirtyä puolivarjosta Maan täysvarjon alueelle ja sen edellä kulkeva reuna alkaa tummua selkeästi.

Täydellinen pimennys alkaa klo 22.30 Kuun kuljettua kokonaan Maan täysvarjoon. Täydellisen pimennyksen syvin hetki koetaan klo 23.22. Kuu näyttää tällöin tumman punertavalta ja sen pinta voi olla hyvinkin tumma. Täydellinen pimennys päättyy klo 00.13 kun Kuu lipuu jälleen Maan puolivarjoon ja lopulta sieltä pois. Koko pimennys on ohi klo 02.29.

Pimennyksen kulku

Puolivarjopimennys alkaa klo 20.15

Osittainen vaihe alkaa klo 21.24

Kuu nousee Helsingissä klo 21.52

Aurinko laskee Helsingissä klo 22.03

Täydellinen vaihe alkaa klo 22.30

Kuu nousee Oulussa klo 22.37

Aurinko laskee Oulussa klo 22.51

Pimennys syvimmillään klo 23.22

Kuu nousee Utsjoella klo 0.00

Täydellinen vaihe päättyy klo 0.13

Osittainen vaihe päättyy klo 1.19

Puolivarjopimennys päättyy klo 2.29

Pimennyksen eteneminen Helsingissä. Kuu nousee osittaisen pimennyksen ollessa jo käynnissä ja täydellinen pimennys alkaa Kuun ollessa edelleen varsin matalalla. Kuvan taivaan liukuväri kuvastaa taivaan tummumista pimennyksen edetessä. Kuva: Ursa / Veikko Mäkelä.


Tarjolla 3D-kokemus

Jos sää on hyvä, on tämä tämäniltainen pimennys on upea näky siksi, että sen aikana voi nähdä omin silmin hyvin konkreettisesti, miten Kuu, Maa ja Aurinko ovat jonossa. Kun Kuu nousee, laskee Aurinko toisella puolella taivasta. Kuun lisäksi sen luona nousee taivaalle Maan varjo, jonka myötä taivas muuttuu ensin tumman siniseksi, sitten mustaksi.

Koska taivas ei ole täysin musta, ei verenpunainen pimentynyt Kuu ole aivan niin hehkeä kuin se olisi sysimustalla taivaalla, mutta kolmiulotteinen kokemus on kenties jopa sykähdyttävämpi.

Siksi pimennystä kannattaa mennä katsomaan jollekin korkealle paikalle, mistä näkyy kaakkoon sekä luoteeseen alas horisonttiin saakka. Helsingissä kenties paras paikka on Malminkartanon täyttömäki (tai ravintola Tornin baari), mutta myös Jätkäsaaren lounaiskulma (jos rakennustyöt eivät estä sinne menemistä) ja Särkiniemen puiston ranta Lauttasaaressa voivat olla hyviä. Samoin Katajanokan pää ja Suomenlinnan eteläkärki ovat kenties sopivia.

Erinomainen paikka on myös Kaivopuisto, missä Ursa järjestää tornillaan toimintaa nyt illalla. Tähtitorni on auki ja sen ympärillä pidetään piknikkiä pimennyksen ajan.

The Photographer's Ephemeris näyttää hyvin missä suunnassa Aurinko ja Kuu laskevat ja nousevat eri paikoissa. Sen avulla voi hyvin suunnitella havaintopaikkaa!

Kuun ja Auringon lisäksi taivaalla ovat kirkkaat planeetat Venus ja Jupiter. Myös Saturnus on näkyvissä ja saattaapa taivaalla vilahtaa jo perseidien tähdenlentojakin, vaikka niiden maksimi on vasta 12. elokuuta.

Tämä kuunpimennys on myös erikoislaatuinen siksi, että se on varsin pitkä: kyseessä on tämän vuosisadan toiseksi pisin täydellisen pimennyksen vaihe. Kuunpimennys tapahtuu kuitenkin sen verran hitaasti, että tämä ei ole niin suuri asia.

*

Jutun keskivaiheen tiedot on otettu Ursan tiedotteesta. Otsikkokuva: Joshua Valcarcel / USN (3.3.2007)

Kosminen neutriinolähde paikallistettu

Aiemmin heinäkuussa kerrottiin siitä, miten Etelämantereella olevan IceCube-laboratorion havaitseman neutriinon alkuperä onnistuttiin paikantamaan. Paikannus onnistui siten, että havainto yhdistettiin muiden teleskooppien keräämien tietojen kanssa. Yksi näistä oli Kanarialla sijaitseva MAGIC, jolla tehtävässä tutkimuksessa on Turun yliopisto mukana.


Neutriinot ovat alkeishiukkasia, jotka eivät ole juurikaan vuorovaikutuksessa ympäröivän maailman kanssa. Niitä on kuitenkin joka puolella koko ajan valtavasti; esimerkiksi niitä paljon tuottavasta Auringosta peräisin olevia neutriinoita kulkee sinunkin lävitsesi noin triljoona sekunnissa.

Et huomaa mitään, koska solusi ja sinussa olevat atomit eivät ole neutriinolle kuin mitään. Ne vain menevät läpi.

Paitsi että joskus, hyvin harvoin neutriino osuu atomiin ja synnyttää hiukkasen, joka puolestaan törmää ympärillä oleviin atomeihin ja hiipuu nopeasti.

Tähtitieteilijät ovat kovin kiinnostuneita näistä törmäyksistä, koska ne ovat oikeastaan ainoa tapa saada tietoa neutriinoista ja ennen kaikkea maailmankaikkeudessa olevista fysikaalisista prosesseista, jotka synnyttävät neutriinoja. Siksi ympäri maailman on niin sanottuja neutriinoteleskooppeja, joissa eri menetelmin koetetaan saada koppi neutriinoista.

Suurin tällainen laite on etelänavalla sijaitseva IceCube, joka havaitsee päivittäin noin 200 neutriinoa.

IceCuben näkyvä osa on jään päällä oleva laboratorio. Itse havaintolaite on kuutiokilometrin tilavuuteen jään sisälle laitetut 5160 valoilmaisinta, jotka havaitsevat jäämolekyyleihin törmäävien neutriinojen synnyttämiä valotuikahduksia. Kuva: E. Jacobi/NSF


Poikkeuksellinen neutriino herätti tutkijoiden mielenkiinnon

IceCube havaitsi 22.9.2017 erityisen neutriinon, jonka erittäin korkea energia (osapuilleen 290 teraelektronivolttia) viittasi siihen, että hiukkanen oli lähtöisin kaukaisesta taivaankappaleesta. Tutkijat pystyivät myös määrittämään sen tulosuunnan erittäin tarkasti, mutta suunnan selvitys onnistui muilta teleskoopeilta saadun virka-avun ansiosta.

"Teorioiden mukaan neutriinosäteilyn yhteydessä saattaa lisäksi vapautua valohiukkasia", selittää MAGIC-teleskooppiyhteenliittymän edustaja Razmik Mirzoyan, joka työskentelee tutkijana Max Planck -instituutissa.

Havainnon myötä monet teleskoopit suunnattiinkin neutriinon tulosuuntaan sen lähteen paljastumisen toivossa.

Yksi näistä oli itse asiassa gammasäteilyä havaitseva, maapalloa avaruudessa kiertävä Fermi -satelliitti. Se tutkii koko ajan kaikkialta taivaalta tulevaa gammasäteilyä, ja sen tietojen avulla voitiin nähdä, että neutriinon tulosuunta oli hyvin todennäköisesti linjassa tunnetun aktiivisessa tilassa olevan gammasäteiden lähteen, TXS 0506+056 -blasaarin, kanssa.

Blasaari on aktiivinen galaksi, jonka keskeltä lähtevä voimakas hiukkassuihku suuntautuu aina välillä suoraan meitä kohti ja siksi blasaari kirkastuu toisinaan erittäin voimakkaasti.

Lisäapua antoi gammasäteilyn suuntaa tarkasti havaitseva MAGIC-kaksoisteleskooppi. Se koostuu kahdesta 17-metrisestä suuresta peilistä, jotka havaitsevan ilmakehään osuvien gammasäteiden synnyttämää ns. cherenkov-säteilyä. Yllä oleva video kertoo tästä ja teleskoopeista enemmän.

MAGICin avulla saatiin selville, että blasaarista tulevan säteilyn energia yltää vähintään 400 gigaelektronivolttiin.

Nämä löydökset sekä neutriinon tulosuunta osoittavat blasaarin olevan neutriinon todennäköinen lähde. TXS 0506+056 on aktiivinen galaktinen keskus, 3,7 miljardin valovuoden päässä Maasta sijaitsevan galaksin energiaa säteilevä ydin. Sen sisuksissa on supermassiivinen musta aukko, joka laukaisee suihkuja – hiukkasten ja energian ulosvirtauksia, jotka etenevät lähes valonnopeudella.

Kosmisen säteilyn kintereillä

Koska neutriinojen synty on aina yhteydessä protonivuorovaikutukseen, uudet havainnot saattavat auttaa ratkaisemaan vanhan mysteerin toistaiseksi tuntemattomasta kosmisen säteilyn syntypaikasta. Kosminen säteily, jonka fyysikko Victor Hess löysi vuonna 1912, koostuu pitkälti korkeaenergisistä protoneista.

"Kosmisen neutriinon ansiosta tiedämme, että blasaari kykenee kiihdyttämään protoneita erittäin korkeaenergisiksi, ja täten se saattaakin itse asiassa olla yksi kosmisen säteilyn lähteistä", sanoo tutkija Elisa Bernardini saksalaisen DESY-hiukkastutkimuskeskuksen Zeuthenin tutkimuslaitoksesta.

Kosmisten säteiden lähteiden löytäminen on hankalaa monesta syystä.

"Positiivisesti varautuneet protonit ohjautuvat avaruudessa magneettikenttien vaikutuksesta pois reiteiltään. Ne eivät siis matkaa suorassa linjassa, emmekä näin ollen tiedä mistä suunnasta ne tulevat."

Neutriinot ja fotonit ovat sitä vastoin varauksettomia, minkä ansiosta ne matkaavat maailmankaikkeudessa suorinta reittiä. Siksi niiden alkuperä voidaan jäljittää luotettavasti. Blasaarien taustalla oleviin prosesseihin etsitään kuitenkin yhä selityksiä.

"Meitä kiinnostavat tarkka paikka sekä protoneja kiihdyttävä mekanismi, joihin sekä korkeaenergisten neutriinojen että fotonien alkuperä juontavat juurensa", selittää edelleen MAGICin Mirzoyan.

Alkuperä suihkun protoneissa

MAGICin tutkimus tarjoaa mahdollisia vastauksia neutriinojen alkuperästä. Neutriinolöydöksen jälkeen teleskoopeilla havaittiin blasaarin roihuavan ja sitä tarkasteltiin yhteensä noin 41 tunnin ajan. Tutkimusaineisto viittaisi siihen, että protonit ovat blasaarin laukaisemissa suihkuissa vuorovaikutuksessa keskenään.

"Tulokset todentavat myös sen, että neutriinon lisäksi osa gammasäteistä syntyy korkeaenergisten protonien vaikutuksesta – ei muusta suihkun hiukkasvuorovaikutuksesta", Mirzoyan lisää. "Tämä on ensimmäinen kerta, kun voimme vahvistaa sekä neutriinojen että gammasäteiden juontuvan protoneista."

Tutkijat löysivät ainutlaatuisen tunnusmerkin TXS 0506+056 -blasaarista tulleiden korkeaenergisten gammasäteiden spektrissä.

"Havaitsimme fotonien määrän vähenevän tietyn energia-alueen sisällä, eli hiukkasten on täytynyt absorboitua, sulautua yhteen", kertoo Bernardini.

Tunnusmerkki viittaa myös siihen, että IceCuben havaitsema neutriino saattaa olla tulosta protonien ja blasaarin laukaisemissa suihkuissa olevien fotonien vuorovaikutuksesta.

"Nämä tulokset todentavat sen, että eri hiukkasviestintuojien, neutriinojen ja fotonien, välillä on aito yhteys", iloitsee Mirzoyan.

Gammasäteilyn avulla saadaan tietoa siitä, miten supermassiivisten aukkojen ”voimalat” toimivat, eli miten äärimmäisen korkeaenerginen suihku syntyy, ja mitkä hiukkasfysiikan prosessit ovat silloin käynnissä.

MAGIC-teleskooppi juhlisti 15-vuotista taivaltaan

Turun yliopiston tutkijat ovat olleet mukana MAGIC-teleskoopin toiminnassa alusta alkaen. Suomen ESO-keskuksesta mukana ovat erikoistutkija Elina Lindfors ja yliopistotutkija Kari Nilsson. Fysiikan ja tähtitieteen laitokselta yhteistyössä ovat olleet mukana yliopistotutkija Aimo Sillanpää sekä tohtorikoulutettavat Vandad Fallah Ramazani ja Auni Somero. Somero työskentelee parhaillaan MAGIC-teleskoopilla Espanjan La Palmalla.

Turkulaisryhmällä on ollut merkittävä rooli blasaaritutkimuksessa. Lindfors on johtanut havainto-ohjelmaa, jonka ansiosta on löydetty yli kymmenen uutta erittäin korkeaenergistä gammasäteilyä lähettävää blasaaria. Ryhmä on myös havainnut La Palmalla sijaitsevalla KVA-teleskoopilla optista säteilyä blasaareista, joita MAGIC havaitsee korkean gammasäteilyn alueella.

"Nyt tehty löytö on pitkäjänteisen tiimityön tulosta", toteaa Elina Lindfors.

"MAGIC-teleskoopissa on panostettu siihen, että sen suorituskyvystä saadaan kaikki irti, ja havaintostrategioita on optimoitu. Jo vuosia on puhuttu siitä, että blasaarien laukaisemat suihkut ovat todennäköisesti erittäin korkeaenergisten neutriinojen lähteitä, mutta neutriinojen havaitseminen on hyvin vaikeaa. Vielä vaikeampaa on saada kaikki loksahtamaan kohdalleen eli paikallistaa neutriinon potentiaalinen lähde ja seurata sitä korkeimmilla mahdollisilla gammaenergioilla. Nyt se onnistui!"

*

Artikkeli perustuu osittain – etenkin loppuosassa – Turun yliopiston tiedotteeseen

Marsin etelänavan läheltä löytyi mittava suolajärvi

Ke, 07/25/2018 - 21:42 Jarmo Korteniemi

Marsin etelänavan tuntumasta paksujen kerrosten alta on löytynyt järvi, jossa on alle nolla-asteista suolaista vettä. Liian "älykäs" tietokone oli vähällä estää Marsin ensimmäisen järven löytymisen.

Tutkijat ovat uumoilleet jo pitkään, että Marsin napajäätiköiden alla saattaisi olla nestemäistäkin vettä. Tätä ennen siitä ei vain ole saatu havaintoja.

Mutta nyt saatiin.

Marsin ensimmäinen järvi on noin 20 kilometrin levyinen ja sijaitsee 1,5 kilometrin syvyydellä lähellä etelänapaa (193o itäistä pituutta, 81o eteläistä leveyttä). Joistain uutisista poiketen järvi ei itse asiassa ole varsinaisen napajäätikön alla, vaan sen lähettyvillä levittäytyvällä laajalla tasangolla, vuorottelevien jää- ja tomukerrosten alla.

Järven syvyydestä ei ole tietoa, mutta varmaa on ettei kyseessä ole ainakaan mikään ohut kalvo jäätikön alapinnalla.

Järvi (punaisen ympyrän sisällä) sijaitsee etelänavan tuntumassa.
Ulompi musta raja osoittaa napa-alueen tasangon ja sisempi
napajäätikön rajat. Kuvan värit kertovat kunkin kohdan korkeudesta
verrattuna Marsin keskipintaan.

Järven veden oletetaan olevan hyvin suolaista. Syynä on se, etteivät paine ja lämpötila riitä pitämään puhdasta vettä nestemäisenä - edes tuolla syvyydellä. Suola alentaa sulamispistettä, ja nyt löydetyn järven vesi voi olla paljonkin nollan alapuolella. Suola on todennäköisesti perkloraattia, sillä sitä on löydetty muualtakin Marsista.

Löytö tehtiin käyttäen Mars Express -luotaimen MARSIS-tutkaa. Se on suunniteltu pinnanalaisten jää- ja vesikerrosten tunnistamiseen. Laitteen nimi on akronyymi sanoista Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding.

Tutkijat tunnistivat järven vuosien 2012 - 2015 välillä tehtyjen 29 ylilennon tutka-aineistosta. Alue pomppaa aineistosta esiin kirkkaana selvärajaisena piirteenä. Lisäksi selvisi, että tuolla kohdalla suhteellinen dielektrinen permittiivisyys on korkeampi kuin millään muulla alueella Marsissa. Tämä tarkoittaa, että tuon kohdan aines pystyy imemään energiaa sähkökentistä paljon paremmin kuin muualla. Sekä kirkkaus että permittiivisyys ovat hyviä vetisen aineen indikaattoreita.

Kuva: ESA / Orosei & al. / Science
Järvi on merkitty punaisella tutka-aineistosta laskettujen karttojen päälle. (ESA / Orosei & al. / Science)

Kyseessä todella vaikuttaa olevan jäätikön alainen järvi.

Mars Express -luotain on kiertänyt Marsia jo vuodesta 2003 ja tutka on toiminut pitkään. Miksi aineistossa selvästi näkyvä järvi sitten huomattiin vasta nyt? Syynä oli liian "älykkääksi" ohjelmoitu tietokone.

Merkkejä järvestä itse asiassa saatiin jo ennen vuotta 2012, mutta ne olivat epäselviä. Syynä oli se, että Maahan lähetettävän datavirran säästämiseksi Mars Express ei lähettänyt alkuvuosina "kotiin" MARSISin raakadataa, vaan aineistoa, josta tietokone oli jo poistanut kaikkein suurimmat poikkeamat. Käytännössä anomalinen kuvapiste oli korvautunut viereisten pikselien keskiarvolla, ja näin suurin osa yllättävistä kirkkaista pisteistä oli jäänyt tähän suodattimeen. Kun yhdeltä alueelta kuitenkin alkoi toistuvasti tulla vastaan aina vain enemmän jopa suodattimen läpi pääseviä kirkkaita signaaleja, tutkijat tilasivat kiintoisalta seudulta myös raakadatan. Ja niin he löysivät järven.

Marsin eteläisen napajäätikön ja viereisten kerrostumien arvioidaan sisältävän noin 1,6 miljoonaa kuutiokilometriä jäätä. Tämä on runsaat 50 % Grönlannin jäätikön tilavuudesta. Marsin etelänavan päälle ja ympäristöön kertyy joka talvi noin metrin kerros hiilidioksidijäätä, joka sublimoituu pois jälleen kevään tullen.

Löytö on saanut tutkijoilta sekä innostunutta että skeptistä vastakaikua. Antarktiksen Ellsworth-järven porausyritystä johtava geofyysikko Martin Siegert huomautti, että vaikka Marsin järvi muistuttaakin Grönlannin ja Antarktiksen jäätiköiden alaisia vesialtaita, sen synnyttäneet prosessit ovat todennäköisesti erilaisia. "Tästä avautuu hyvin mielenkiintoinen tutkimussarka Marsissa", hän jatkaa. MARSIS-tiimissä toimiva Jeffrey Plaut taas pitää järvitulkintaa mahdollisena, mutta huomauttaa että "ei se [järvi] mikään lukkoon lyöty löytö vielä ole".

Marsin pinnalla on planeetan nuoruudessa esiintynyt paljonkin nestemäistä vettä. Tästä kertovat monet rantaviivat, virtausuomat ja jääkerrokset ympäri planeettaa. Nykyisin vesi ei kuitenkaan voi virrata vapaasti hyvin matalan kaasukehän paineen vuoksi. Pinnalle tuleva vesi kiehuisi pian kaasuksi.

MARSIS-tutka toimii lähettämällä pintaa kohden radioaaltopulsseja. Osa aalloista heijastuu heti pinnasta, osa tunkeutuu syvemmälle, jopa kolmen kilometrin syvyyteen ennen heijastumistaan. Heijastumista tapahtuu erityisesti kiven ja jään tai veden rajapinnoilta. Laitteen aineisto koostuu näistä heijastuneista aalloista, jotka palaavat tutkaan asti.

Entäpä onko järvessä elämää? Tätä ei tiedetä. Suolan kyllästämä reippaasti alle nolla-asteinen vesi on luultavasti erittäin haastava, jos ei jopa mahdoton elinympäristö. On kuitenkin mahdollista, että sikäläinen elämä on sopeutunut meille tuntemattomilla tavoilla, tai että järvi on yhteydessä muihin vähemmän suolaisiin altaisiin vielä syvemmällä jään alla.

Järviä saattaa myöhemmin löytyä myös syvemmältä, tai jopa napa-alueiden ulkopuoleltakin. Aika näyttää. Nyt tiedetään mitä etsiä.

Löydöstä kertoi Suomessa ensimmäisenä Helsingin Sanomat.

Kirjoittaja on planetologi.

Päivitys klo 22.15: Korjattu Marsin napajäätikön koostumuksesta kertovaa virkettä. Siitä sai aiemmin kuvan, että etelänavalla olisi merkittäviä määriä CO2-jäätä koko ajan.

Päivitys klo 23.59: Lisätty kolmas kuva.

Lähteet: Orosei ja kumpp.: "Radar evidence of subglacial liquid water on Mars" (Science 2018); Clery: "Liquid water spied deep below polar ice cap on Mars" (Science news, 2018)

Kuvat: Nasa / ESA / Orosei & al. / Science

Harvinaista: kaksi kantorakettia lähdössä lentoon vain vartti välissä

Ke, 07/25/2018 - 12:00 Jari Mäkinen

Luvassa ihan kohta on harvinaista herkkua: voit katsoa netissä kaksi rakettilaukaisua ihan peräjälkeen. Ensin Ariane 5 lähtee lentoon klo 14.25 ja sitten Falcon 9 klo 14.39.

Tänä vuonna maailmassa on tähän mennessä tehty 59 kantoraketin laukaisua, eli raketti on lähtenyt avaruuteen keskimäärin kolmen ja puolen vuorokauden välein. Tämä tarkoittaa noin kahta laukaisua viikossa.

Avaruuslennot ovat siis nykyisin tulleet niin arkisiksi, ettei niistä kirjoiteta uutisissa juuri lainkaan. Edes vuoden ainoa epäonnistuminen ei noussut otsikoihin, koska raketti ei räjähtänyt, eikä tuloksena ollut muuta kuin lisävaivaa satelliittioperaattoreille. Ariane 5 koki nimittäin alkuvuodesta olleella lennollaan harvinaisen häiriön, jonka vuoksi sen lentorata poikkesi olennaisesti suunnitellusta. Satelliitit pääsivät avaruuteen, mutta niiden ohjaaminen oikeille radoilleen kesti kuukausia ja verotti satelliittien polttoainetta. Ne siis toimivat todennäköisesti laskettua lyhyemmän ajan.

Syy Arianen harhautumiseen selvisi nopeasti ja sen jälkeen raketti lensi jo uudelleen. Ja nyt sellainen on siis jälleen lähdössä.

Arianen kyydissä on tällä kerralla neljä eurooppalaisen Galileo-satelliittipaikannusjärjestelmän satelliittia. Kunhan nämä satelliitit saadaan taivaalle, on Galileo viimein valmis ja sen käyttäminen on yhtä sujuvaa kuin amerikkalaisen GPS:n. Tosin nyt Galileostakin ollaan jo suunnittelemassa uutta, ja parempaa versiota, sillä tekniikka on mennyt järjestelmää rakennettaessa eteenpäin.

Näitä uusia satelliitteja ei kuitenkaan enää laukaista Ariane 5:llä, sillä sen on tarkoitus jäädä pois käytöstä vuonna 2022. Siihen saakka nämä erittäin luotettavat työjuhdat nostavat ennen kaikkea tietoliikennesatelliitteja taivaalle Kouroun rakettikeskuksesta noin viitisen kertaa vuodessa.

Kourou sijaitsee sopivasti päiväntasaajan tuntumassa Ranskan Guyanassa, Etelä-Amerikan koilliskulmassa.

SpaceX -yhtiön Falcon 9 on olemukseltaan aivan erilainen kuin Ariane 5, sillä siinä missä Ariane 5 oli 1990-luvulla yksinkertaisin ja uudenaikaisin raketti, on Falcon 9 sitä nyt. Falcon 9 on hieman pienempi, mutta se on osittain uudelleenkäytettävä, sillä raketin ensimmäinen vaihe palaa takaisin alas ja voi lentää uudelleen.

Falcon 9 -raketteja laukaistaan paitsi Floridassa olevasta Cape Canaveralista, niin myös Kaliforniasta Los Angelesin yläpuolella rannikolla olevasta Vandenbergin lentotukikohdasta. Kyseessä on alun perin sotilaallisten rakettien laukaisuun tarkoitettu keskus, mistä laukaistaan nykyisin myös kaupallisia raketteja. Samaan tapaan SpaceX käyttää Cape Canaveralissa sotilasalueella olevaa laukaisualustaa.

Floridassa yhtiöllä on käytössään myös aivan vieressä siviilien (siis Nasan) hallinnassa olevassa Kennedyn avaruuskeskuksessa sijaitseva laukaisualusta, kuuluisa 39A, mistä aikanaan lähtivät matkaan Apollo-kuulennot sekä monet avaruussukkulat.

Falcon 9 -raketteja laukaistaan nyt varsin usein, ja edellinen lento tapahtui juuri sunnuntaina Cape Canaveralista. SpaceX on tehnyt tähän mennessä tänä vuonna jo 13 laukaisua, joista yksi oli uuden, raskaan Falcon 9 Heavyn lento. Tänään Kaliforniasta lähtevä raketti vie mukanaan avaruuteen kymmenen Iridium Next -tietoliikennesatelliittia.

Linkit laukaisuiden katsomiseen

Ariane 5 laukaistaan matkaan (jos kaikki käy suunnitellusti) klo 14.25 Suomen aikaa. Lentoa voi seurata Euroopan avaruusjärjestön sivuilla.

Falcon 9 laukaistaan klo 14.39 ja laukaisua voi katsoa suorana SpaceX:n sivuilla.

Ariane 5:n ylin vaihe irtoaa noin yhdeksän minuutin (tarkalleen 8 minuuttia ja 56 sekuntia) kuluttua lentoonlähdöstä. Tuolloin on hyvä hetki siirtyä katsomaan Falcon 9:n laukaisua, koska muutamat minuutit ennen moottorien käynnistämistä ovat aina jännittäviä.

Sääolot kummallakin laukaisupaikalla ovat hyvät.

Kiinassa suunnitellaan pienen asteroidin tömäyttämistä maahan

Ke, 07/25/2018 - 04:32 Jarmo Korteniemi
Kuva: Kevin Gill / Flickr

Ryhmä kiinalaisia tutkijoita pohtii vakavasti millä tavalla pieni Maan läheltä kulkeva asteroidi voitaisiin pyydystää ja tuoda maanpinnalle asti. Näin mahdollinen uhka voitaisiin muuttaa arvokkaaksi resurssien lähteeksi.

Kuvittele pieni asteroidi, joka pyydystetään jättimäiseen säkkiin ja siirretään törmäyskurssille Maan kanssa. Ennen törmäystä asteroidin eteen avautuu lämpökilpi, joka hidastaa sen vauhtia Maan ilmakehässä. Näin se ohjataan tömähtämään turvallisesti asumattomalle seudulle. Kun kivi on saatu maahan, sen tieteellinen ja taloudellinen hyötykäyttö voi alkaa.

Juuri tällaista toimenpidettä Kiinassa suunnitellaan.

Kiinan tiedeakatemian Kansallisen avaruustiedekeskuksen professori Li Mingtao ryhmineen esitti idean kilpailussa, jossa etsittiin suunnitelmia innovatiivisista tulevaisuuden teknologioista. Nuorten tutkijoiden innostamiseksi tarkoitettu kisa pidettiin Etelä-Kiinan Shenzenissä. Siihen otti osaa yhteensä 60 projektia.

Motivaatio idealla on tieteen edistäminen, uuden tekniikan luominen sekä asteroidilouhinnan yksinkertaistaminen. Asteroideissa voi olla paljon taloudellisesti hyödynnettäviä aineita. Asteroidin saaminen jokseenkin kokonaisena maanpinnalle olisi myös tieteellisesti arvokasta. Nykyään ainoa keino tutkia asteroidinäytteiden tarkkaa koostumusta on odottaa satunnaisten palasten putoavan maahan meteoriitteina.

Analysoidakseen suunnitelman toteutuskelpoisuutta tutkijaryhmä kohdensi tutkimuksensa noin 6,4-metriseen Maan lähialueilla liikkuvaan asteroidiin. Sen koostumusta tai rakennetta ei vielä tunneta, joten massakin on epäselvä. Karkeasti arvioiden kyse olisi kuitenkin sadoista tuhansista (tai rautaisen kappaleen tapauksessa jopa miljoonasta) kilosta. Tutkijoiden mukaan se olisi kuitenkin siirrettävissä Maahan.

"Tämä kuulostaa scifiltä, mutta uskon että projekti voitaisiin toteuttaa", Li kaavailee. "Toisin kuin asteroideille laskeutuvat ja näytteitä hakevat luotaimet, meidän tavoitteemme on noutaa koko satoja tuhansia kiloja painava asteroidi ja tuoda se Maahan. Tämä muuttaisi mahdolliset törmäysuhan aiheuttajat käytännöllisiksi resurssilähteiksi. Analyysimme osoittaa, että tällaisen pienen asteroidin liikuttelu olisi ainakin teoriassa mahdollista."

Projekti on vasta alkutekijöissään, eikä varmuutta toteutuksesta vielä ole. Analyysin mukaan paras aika laukaista "asteroidin kaappaaja" olisi vuonna 2029. Tuolloin asteroidi saataisiin Maahan noin viidessä vuodessa.

Ajatus on kutkuttava, vaikka mukana onkin monta muttaa ja epävarmuutta. Homman onnistuminen vaatii paljon teknologista kehitystyötä.

Tutkijoiden ensimmäinen haaste on löytää sopiva noudettava kohde. Pieniä asteroideja on vaikea havaita, sillä ne huomataan usein vasta niiden vilahtaessa hyvin läheltä Maata. Siksi Li suunnitteleekin jo Qian Xuesen avaruusteknologian laboratorion teknisen tiimin kanssa useiden satelliittien ryhmää, joka sijoitettaisiin Venuksen radan tuntumaan. Sen avulla voitaisiin havaita ja tutkia hyvin pieniä, noin kymmenmetrisiä Maan lähiasteroideja.

Tutkijoiden mukaan merkittävin ongelma tulee kuitenkin vasta lennon lopussa: kuinka hallita asteroidia ilmajarrutuksen aikana? Kappaleen tulovauhti on noin 12,5 kilometriä sekunnissa, mutta se olisi saatava hidastumaan noin 0,14 kilometriin sekunnissa ennen turvallista maakosketusta.

Muitakin avoimia kysymyksiä on. Alla on nostettu tapetille muutama esimerkki aiheista, joista lähdeuutisessa ei kerrottu mitään. Herää kysymys ovatko tutkijat keskittyneet vain suuriin linjoihin vai onko ongelmakohtia todella pohdittu?

(1) Asteroidit pyörivät, joskus kaoottisestikin. Pyörimistä täytyy vähintäänkin hillitä, jotta kivi saadaan ohjattua uudelle radalle ja törmäyskurssille Maan kanssa. Kaavaillun kuljetussäkin pienikin pyöriminen voisi rikkoa varsin nopeasti.

(2) Kohdeasteroidin rakennetta ei tunneta. Jos kyse on vaikkapa löyhästi kasassa pysyvästä lohkarerykelmästä, ongelma moninkertaistuu, sillä lohkareiden keskinäinen törmäily voi repiä kuljetussysteemin helposti riekaleiksi.

(3) Lasti tätyy pystyä vakauttamaan. On hyvin vaikea kuvitella mitään säkki- tai säiliömateriaa, joka kestäisi satojen tuhansien kilojen massan heittelehtimisen. Tämä tulee vastaan viimeistään ilmajarrutuksen aikana, mutta kenties jo aiemmin pyörimisen pysäyttämisessä tai siirtoradalle kuljetuksessa.

(4) Kohdeasteroidin massaa ei tunneta. Polttoaineen määrä, kuljetussäkin lujuusvaatimukset, sekä lämpökilpikin täytyy käytännössä ylimitoittaa. Kaikki tämä lisää kustannuksia tarpeettomasti.

(5) Ilmakehään tultaessa tulokulman täytyy osua nappiin. Muutoin asteroidi kimpoaa tai palaa oitis lämpökilvestä huolimatta. Huiman lähestymisnopeuden, jättimäisen massan ja massan hitauden vuoksi siirto oikealle radalle ei ole triviaali tehtävä.

(6) Turvallisen laskeutumispaikan määritys vaatii äärimmäistä tarkkuutta. Kuten edellä, suuri massa voi vaikeuttaa tarkkoja ratakorjauksia.

(7) Asteroideissa on halkeamia ja sisäisiä heikkousvyöhykkeitä. Nämä voivat aktivoitua ilmajarrutuksen aikana, mikä johtaisi helposti kappaleen räjähtämiseen ilmakehässä, jopa lämpökilvestäkin huolimatta.

(8) Kohdeasteroidin koostumusta ei tunneta. Ilman kairausta ja tarkkaa laboratorioanalyysiä on mahdotonta sanoa mitä aineita asteroidi todella sisältää. Asteroidin noutaminen olisi näin ollen lähes täydellinen sika säkissä -tilanne.

Se hyvä puoli projektissa kuitenkin on, että puhutaan pienistä kappaleista. Kymmenmetriset asteroidit eivät aiheuta pinnalla suurta uhkaa vaikka jotain menisikin pieleen.

Kirjoittaja on planeettatutkija.

Lähde: XinhuaNet via CGTN (China Global Television Network)

Otsikkokuva: Kevin Gill / Flickr

Säteily tuhoaa elämän merkit Europa-kuun pinnalta - paitsi jos tietää minne katsoa

Ti, 07/24/2018 - 21:00 Jarmo Korteniemi
Kuva: NASA/JPL-Caltech

Uudessa tutkimuksessa osoitettiin paikat, joista Jupiterin Europa-kuusta kannattaa etsiä elämän merkkejä. Samalla selvisi, kuinka syvällä ne ovat - jos niitä yleensäkään on.

Jupiterin Europa-kuuta pidetään Marsin ohella yhtenä todennäköisimpänä elämän esiintymispaikkana Aurinkokunnassa. Nykytiedon valossa Europalla on kilometrien paksuinen jääkuori sulan tai sohjoisen meren päällä. Meren pohjalla voi hyvinkin olla ns. mustia savuttajia, jotka vapauttavat lämpöä mereen ja kenties ylläpitävät elämääkin.

Europassa on lukuisia paikkoja, joissa sen uumenista on purkautunut suolaista vettä pinnalle. Mukana on luultavasti tullut myös muita aineita, joiden avulla voitaisiin selvittää millaiset meren olot todella ovat ilman että joudutaan porautumaan pinnan alle.

On kuitenkin yksi iso ongelma: Jupiterin voimakas säteily, joka tuhoaa monia molekyylejä Europa-kuun pinnalla. Pinnalle noussut aines voi sen vuoksi muuttua tai tuhoutua nopeastikin. Asetelma nostattaa ilmaan monia kysmyksiä: Missä säteily haittaa eniten ja missä vähiten? Kuinka syvälle varautuneet hiukkaset pääsevät? Kuinka säteily todellisuudessa muokkaa ainetta, joka päätyy pinnalle?

Nyt tutkijat ovat sekä kartoittaneet Europan säteily-ympäristön että mallintaneet kuinka syvälle sen vaikutukset ulottuvat. Tämä astrobiologisesti tärkeä tutkimus ilmestyi tänään 24.7. Nature Astronomy -julkaisussa. Se on ensimmäinen kattava ennuste Europan pinnan säteilyoloille niin vaaka- kuin syvyyssuunnassakin.

Europan pahimmat säteilyalueet sinisellä. Jupiterin puoleinen puoli on keskellä, radalla johtava puoli on vasemmalla ja Jupiterista näkymätön puoli on kartan laidoilla.

Osoittautui, ettei säteily suinkaan ole samanlaista joka puolella kuuta. Ylivoimaisesti rauhallisin säteily-ympäristö löytyy korkeilta leveysasteilta läheltä Europan napoja. Päiväntasaajan ympäri ulottuva vyömäinen alue saa sitä paljon suuremman säteilyannoksen. Ylivoimaisesti huonoimmat olosuhteet ovat kuitenkin ellipsin muotoisissa läiskissä, Jupiterista katsoen kuun sivuilla. Europa kiertää Jupiteria lukkiutuneena, aivan kuten Kuu Maata.

Tutkimuksen perusteella tiedetään, mitkä alueet ovat vähiten säteilyn piiskaamia.

Samalla mallinnettiin, kuinka syvälle pinnan alle säteily ulottuu, ja millä syvyydellä se vielä onnistuu rikkomaan tai muuttamaan aminohappoja. Aminohapot ovat ehkäpä yksinkertaisimpia elämän mahdollisuuksista kertovia rakennuspalikoita. Rankimpien säteilyalueiden mallinnus osoitti, että jo 10 - 20 sentin syvyinen pintajääkerros suojaisi aminohapot. Napojen lähellä tähän riittäisi vain sentti.

Tieto auttaa tulevien luotainten suunnittelussa. 2020-luvun alkupuoliskolla laukaistava Europa Clipper tulee keskittymään juuri Europan tutkimukseen. Sen on suunniteltu tekevän kuun lähiohituksia lähes 50 kappaletta. Luotaimessa on monia laitteita, joilla pystytään perehtymään Europan pintamaterian koostumukseen, tulkitsemaan mitä pinnan alla on, sekä myös analysoimaan pinnasta irronnutta ainetta.

Nyt julkaistu tutkimus auttaa suunnittelemaan Europa Clipperin lähiohitukset niin, että ne kulkevat vähän säteilyä saavien alueiden ylitse. Näin päästään käsiksi mahdollisimman tuoreisiin ja muuttumattomiin meren loiskeisiin.

Europa on pienin Jupiterin neljästä suuresta "Galilein kuusta". Ne kaikki näkyvät meille asti hyvällä kiikarilla.

Europa on läpimitaltaan 3120 kilometriä, eli hieman omaa Kuutamme (3474 km) pienempi. Europa kiertää Jupiteria lähes kaksi kertaa niin kaukana kuin Kuu on Maasta, mutta jättiläisplaneetan sekä kolmen muun suuren kuun vuorovesivoimat riittävät pitämään Europan oletetun meren sulana.

Lähteet: Jet Propulsion Laboratoryn tiedote; Nordheim, Hand & Paranicas: "Preservation of potential biosignatures in the shallow subsurface of Europa (Nature Astronomy, 2018, maksumuurin takana).

Otsikkokuva: NASA/JPL-Caltech. Kartta: U.S. Geological Survey, NASA/JPL-Caltech, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, Nature Astronomy

Viimeisimmät geologiset ajanjaksot lyöty lukkoon - antroposeeni ei vielä mukana

Ti, 07/24/2018 - 11:55 Jarmo Korteniemi
Kuva: David Pacey / Flickr

Kansainvälinen stratigrafian komissio on juuri hyväksynyt maapallon kolme nuorinta geologista aikayksikköä. Todisteita niistä löytyy ympäri planeettaa. Samalla Maan geologinen kehitys on jälleen piirun verran selvempi.

Geologinen ajanlasku on saanut uusia etappeja. Kansainvälinen stratigrafinen komitea löi ne lukkoon heinäkuun alussa.

Nuorin vaihe on nimeltään meghalayan, ja sitä on kestänyt viimeiset 4200 vuotta. Sitä edelsivät 8300 vuotta sitten alkanut northgrippian ja 11 700 vuotta sitten eli juuri jääkauden loputtua alkanut greenlandian. Nimet ovat englanniksi, sillä oikeita suomennoksia niille ei tiettävästi vielä ole. Ne hyväksyy aikanaan Suomen stratigrafinen komitea.

Komitea ei kuitenkaan virallistanut ihmisen aikakautta eli antroposeenia, vaikka monien mielestä sellainen on alkanut viimeistään vuonna 1950. Syystä lisää jutun lopussa.

Meghalayanin alkuhetki kuvattiin ensimmäisenä edustavasti Koillis-Intiasta, Meghalayan osavaltiossa sijaitsevan Mawmluh-nimisen luolan stalagmiiteista eli pylväsmäisistä tippukivistä. Kaksi muuta ajanjaksoa taas on sidottu Grönlannin jäätikkökerroksiin ja saavat niistä myös nimensä - NorthGRIP on nimittäin akronyymi sanoista North GReenland Ice core Project. Sekä jääkairausten sydämet että tippukivipylväs ovat näin ollen virallisia kansainvälisiä geostandardeja, jotka on varastoitu turvasäilöön myöhempiä tutkimuksia varten.

Läpileikkaus meghalayan-vaiheen paljastavasta stalagmiitista.

Meghalayan on merkittävä ajanjakso, sillä se alkoi 200 vuoden viileällä ja kuivalla vaiheella, joka vaikutti myös ihmiskulttuureihin ympäri maailmaa. Kuivuus näkyy tuon ajan arkeologisessa aineistossa esimerkiksi ihmisten massamuutoina uusille asuinalueille. Merkkejä tapahtumasta löytyy maatalouteen perustuneiden yhteiskuntien aineistoissa, mm. Jangtse-joen varrella Kiinassa, Indus-joen varrella Pakistanissa, sekä Mesopotamian, Syyrian, Egyptin ja Kreikan alueilla.

Uusien ajanjaksojen nimet ja kestot vahvistettiin Milanossa pidetyssä Kansainvälisen stratigrafisen komitean kokouksessa ja julkaistiin lopulta heinäkuun puolivälissä. Komitea perehtyi useiden vuosien aikana kertyneeseen tutkimusaineistoon. Stratigrafian komission tehtävänä on yhtenäistää geologinen ajanlasku niin, että se kuvaa kattavasti koko planeettaa koskettaneita tapahtumia.

Geostandardit eivät ole ainoita paikkoja joista todisteita kyseisten aikakausien vaihtumisesta löytyy. Tutkijat ovat havainneet merkkejä niistä kaikilta seitsemältä mantereelta, sekä myös merenpohjan pohjasedimenteistä. (Geologisten aikakausien vaihtuminen perustuu aina sedimentteihin tai niistä syntyneisiin kiviin. Kun irtoaineksen kertymisen aikana tapahtuu riittävä muutos, ajanhetki tallettuu kerroksiin niin että se on myöhemminkin havaittavissa. Tämä näkyy joko suoraan sedimenttityypistä, tai erottuu kerrostumista löytyvistä fossiileista tai vaikkapa isotooppisuhteissa.)

Uudesta määritelmästä uutisoi Suomessa ensimmäisenä Tekniikan Maailma.

Geologisen ajanlaskun lyhyt oppimäärä

Geologinen aika jaetaan eripituisiin pätkiin. Nimistössä vilisee outoja sanoja ja monenlaisia ajanmääreitä kuten "jaksoja", "kausia", "vaiheita", "aikoja". On kambrikautta, holoseenia, proterotsooista aikaa ja vaikka mitä. Kun tarkkaankin määritettyjä termejä käytetään vielä jopa ammattilaisten toimesta ristiin, ja ajanjaksojen pituudet ovat tuhansista miljardeihin vuosiin, voi tottumattoman pää mennä sekamelskassa helposti pyörälle.

Geologista aikaa voi kuitenkin ymmärtää kellon ja kalenterin avulla.

Geologiset vaiheet eli kaikkein lyhimmät määritetyt hetket on helppo mieltää ikään kuin "geologisina sekunteina". Nyt hyväksytyt aikajaksot ovat juuri tällaisia: Meghalayan-"sekunnin" pituus kesti ~4200 vuotta, sitä edelsi ~3900 vuoden pituinen northgrippian, ja niitä ennen oli greenlandian (~3400 vuotta).

Meneillään on "tämän minuutin kolmas sekunti".

Useampi sekunti muodostaa tietystikin "geologisen minuutin" eli epookin. Juuri nyt on meneillään 11 700 vuotta kestänyt holoseeni. Tämä epookki on viimeisen jääkauden loppuessa alkanut lämmin kausi, interglasiaali. Sitä edelsi pitkä toistuvien jääkausien ja niiden välisten interglasiaalien värittämä edellinen "minuutti", pleistoseeni-epookki, joka tietystikin jaetaan edelleen omiin "sekunteihinsa".

Meneillään on "tämän tunnin toinen minuutti".

Kuva: www.stratigraphy.org
Viimeisimmät geologiset ajanjaksot.

Seuraava pidempi ajanjakso eli kausi vastaa "geologista tuntia". Holoseeni ja pleistoseeni muodostavat yhdessä näin kvartäärikauden, jota värittävät kylmien jääkausien ja lämpimien välihetkien epäsäännöllisen säännöllinen vaihtelu. Kvartääri alkoi 2 588 000 vuotta sitten, ja sitä edelsivät 20 miljoonan vuoden pituinen neogeenikausi ja 43 miljoonan vuoden paleogeenikausi. (Aiemmin neogeeni ja paleogeeni tunnettiin yhdessä tertiäärikautena, joka on kuitenkin nykyisin vanhentunut termi.)

Meneillään on "tämän päivän kolmas tunti".

Sitten siirrytään "geologiseen päivään" eli maailmankauteen. Nykyinen kenotsooinen maailmankausi alkoi 66 miljoonaa vuotta sitten kuuluisassa mullistuksessa, jossa dinosaurukset kuolivat sukupuuttoon. Maailmankautemme ehkä merkittävin piirre on hidas (joskin hieman sahaava) jäähtyminen ja nisäkkäiden valtakausi. "Eilen" oli siis dinosaurusten hallitsema 185 miljoonan vuoden mesotsoiinen maailmankausi, ja "toissapäivänä" 290 miljoonan vuoden paleotsooinen maailmankausi. Tuolloin elämä monimuotoistui ja levittäytyi maalle.

Meneillään on "tämän kuun kolmas päivä".

Seuraava pidempi aikapätkä on eoni (tai aioni) eli "geologinen kuukausi". Elämme yhä sitä samaa fanerotsooista eonia, jonka aikana dinosaurukset ja trilobiititkin elivät. Se alkoi jo 541 miljoonaa vuotta sitten kambrikauden räjähdyksestä, jolloin elämä monipuolistui muutaman miljoonan vuoden aikana räjähdysmäisesti. Fanerotsooinen on kuvainnollisesti planeetan "huhtikuu". "Maaliskuu" eli proterotsooinen eoni alkoi ilmakehän happipitoisuuden runsastuessa ja kesti noin kaksi miljardia vuotta. Sitä edeltävä "helmikuu" taas oli puolentoista miljardin vuoden pituinen, ja tuolloin syntyivät mantereet. (Suurin osa Suomen kallioperästä on muuten muodostunut "helmi-maaliskuussa".) Planeettamme muodostui "tammikuussa" hadeeisen eonin aikana. Tuolta ajalta on jäljellä lähinnä joitain mineraalikiteitä sekä teoreettisia laskelmia.

Meneillään on siis Maan kehityksen "neljäs kuukausi".

Kuluvaa "geologista vuotta" eli ns. supereonia ei ole määritetty. Fanerotsooista eonia edeltänyttä noin neljän miljardin vuoden pituista aikaa kutsutaan usein prekambriksi, joka olisi siis sen ajan supereoni. Mutta ainoastaan epävirallisesti.

Näin määriteltynä tällä hetkellä on fanerotsooisen "kuun" kenotsooinen "päivä", kello kvartääri"tunti", holoseeni"minuutti" ja meghalayan"sekunti".

Seuraava "sekunti" (tai ehkä jopa "minuutti" tai "tunti") tulee kaikella todennäköisyydellä olemaan antroposeeni. Kansainvälinen stratigrafinen komitea ei kuitenkaan vielä hyväksynyt antroposeenia viralliseksi aikakaudeksi, sillä huimista ympäristövaikutuksistaan huolimatta ihmisen toiminta ei vielä ole kunnolla ehtinyt kerrostua globaaliin geologiseen aineistoon.

Kelloon ja kalenteriin on kuitenkin kaksi merkittävää eroa. Ensinnäkin tietyn tason ajanjaksojen lukumäärät suuremmassa yksikössä vaihtelevat geologiassa joskus paljonkin - eli "sekuntien" määrä "minuutissa", tai "päivien" määrä "kuukaudessa" ei ole ennalta määrätty. Toiseksi myöskään "sekuntien" tai minkään muunkaan ajanjakson pituus ei ole ennalta määrätty, vaan rajat pistetään sinne mistä niitä löytyy.

Lisätietoa geologisesta ajanlaskusta löytyy esimerkiksi geologia.fi-sivustolta. Geologisia aikakausia kuvaava ja uusilla tiedoilla päivitetty taulukko on ladattavissa stratigrafisen komission sivuilta (englanniksi).

Lähde: Kansainvälisen stratigrafisen komitean tiedote.

Kuvat: David Pacey / Flickr (otsikko); www.stratigraphy.org (taulukko); Kansainvälinen stratigrafinen komissio (stalagmiitti)

Päivitys 24.7. klo 20.20: Otsikkoa muutettu.

Video: Laskeudu Kuuhun Apollo 11:n mukana

Ensi vuonna juuri näinä päivinä muistellaan todella voimakkaasti Apollo 11 -lentoa, sillä tuo ensimmäinen laskeutuminen Kuun pinnalle tapahtui vuonna 1969, eli 49 vuotta sitten. Ensi vuonna tapauksesta tulee kuluneeksi siis 50 vuotta, joskin tuota saavutusta kannattaa muistella nytkin.


Apollo 11 lähti matkaan 16. heinäkuuta 1969 Cape Kennedystä ja alus saapui kolme astronauttia mukanaan Kuun kiertoradalle 19. heinäkuuta klo 19.21 Suomen aikaa.

Seuraavana päivänä illalla klo 22.18 Suomen aikaa kuumoduuli Eagle laskeutui Kuun pinnalle. Sen kyydissä olivat astronautit Neil Armstrong ja Edwin Aldrin, joiden laskeutuminen kiertoradalta alas oli jo sinällään suuri seikkailu.

Tämä mainio video näyttää koko laskeutumisen aina siitä alkaen, kun kuumodulin rakettimoottori käynnistyi aina siihen saakka, kun alus oli tukevasti Kuun pinnalla. Videon mukana voi melkeinpä kokea olevansa mukana laskeutumisessa ja joka tapauksessa se näyttää, miten hienosti kaksikko suoriutui vaativasta tehtävästään.

Kuukävely oli kuitenkin lennon kohokohta; alla on Nasan siitä tekemä kooste.

Alla olevien linkkien avulla voi heittäytyä vieläkin paremmin Apollojen aikaan – aikaan, jolloin avaruuslennot olivat vielä seikkailuita!

Avaruusturismi on taas pienen pomppauksen verran lähempänä

Pe, 07/20/2018 - 11:00 Jari Mäkinen
New Shepard laukaisualustalla

Blue Origin -yhtiö teki toissapäivänä 18. heinäkuuta jo yhdeksännen koelennon New Shepard -raketillaan. Lennolla koeteltiin avaruusturistien tulevaisuudessa käyttöön tulevaa kapselia äärimmilleen. Onnistunut lento tarkoittaa sitä, että kaupalliset lennot kapselilla ovat lähempänä.

Blue Origin on Amazon-nettikaupan perustaneen Jeff Bezosin avaruusyhtiö, joka on kehittänyt uudelleenkäytettävää New Shepard -rakettia ja sen kyydittämänä lentävää ihmisille sopivaa kapselia jo yli vuosikymmenen ajan. Raketti teki ensimmäisen onnistuneen koelentonsa tammikuussa 2016, jolloin kapselin testiversio nousi lähes 102 kilometrin korkeuteen.

Nyt tehty koelento oli jo järjestyksessään yhdeksäs, ja sen kyydissä oli jo kapselin lopullinen versio. Lennon aikana testattiin kapselin hätäpelastussysteemiä, eli rakettimoottoreita, joiden avulla kapseli saadaan irroitettua nopeasti raketista mahdollisessa häiriötapauksessa. Systeemiä käytettiin lennon korkeimmassa kohdassa, jolloin kapseli nousi peräti 119 kilometrin korkeuteen – korkeammalle kuin millään aikaisemmilla lennoilla.

Koelento tapahtui yhtiön mailla Teksasissa noin 160 kilometriä El Pason itäpuolella. Raketti nousi sieltä lentoon keskiviikkona klo 18.11 Suomen aikaa ja sen jälkeen kun New Shepardin moottori oli toiminut kaksi minuuttia ja 20 sekuntia, raketti palasi takaisin alas ja laskeutui pehmeästi lähelle lähtöpaikkaansa. Kapseli puolestaan jatkoi lentoaan ylemmäs ja sytytti lennon lakipisteessä pelastusrakettinsa testimielessä, minkä jälkeen se putosi alas ja laskeutui kolmen laskuvarjonsa avulla.

Rakettien kiihdyttämänä kapseli nousi ylöspäin hetken aikaan jopa noin 10g:n kiihtyvyydellä. Jos kyydissä olisi ollut siis matkustajia, olisivat he joutuneet kestämään hetken aikaan tätä kovaa kiihtyvyyttä. Terveyshaittaa siitä ei tosin olisi ollut, mutta se ei olisi ollut mukavaa. Pelastusraketteja tosin käytetään vain nimensä mukaisesti hätätilanteissa; normaalin lennon aikana kiihtyvyys on suurimmillaan vain noin 3g.

Blue Originin mukaan lento olisi ollut täysin sopiva jo matkustajien kanssa tehtäväksi ja heillä "olisi ollut mahtavat maisemat kapselista".

Yhtiö on testannut hätäraketteja jo kerran aikaisemminkin, tosin nykyistä kapselia edeltäneen koeversion kanssa. Tuo lokakuussa 2012 tehty kokeilu tapahtui laukaisualustalla. Nyt tehty testi tapahtui siis lennon korkeimmassa kohdassa ja auttoi todistamaan sen, että rakettimoottori toimii myös avaruuden olosuhteissa. Yhtiön mukaan kapseli on nyt havaittu toimivaksi ja turvalliseksi kaikissa lennon vaiheissa.

15 kuutiometriä tilavuudeltaan olevan kapselin sisään mahtuu kuusi henkilöä ja siinä on kuusi suurta (73 x 108 cm) ikkunaa, joiden kautta maisema ulkopuolella näyttää varmasti hienolta. Lennon aikana vallitsee painottomuus noin viiden minuutin ajan.

Edellisten koelentojen tapaan mukana oli nyt matkustajaa mallintanut nukke, jonka avulla mitattiin kiihtyvyyksiä ja muita ihmisen kannalta olennaisia tietoja. Lisäksi kyydissä oli useita tutkimuslaitteita sekä tekniikkaa, joita tullaan käyttämään myöhemmin lennoilla.

Tällainen oli mm. kapselin sisälle WiFi-verkon ja sen kautta internet-yhteyden tekevä laite, mistä on iloa paitsi avaruusselfieiden lähettämisessä, niin myös ennen kaikkea tutkimuslaitteiden tietojen lähettämisessä. Myös kapselin sisätilan painetta, lämpötilaa, akustiikkaa, hiilidioksiditasoa ja kiihtyvyyksiä mittaava laitteisto tullee rutiinikäyttöön myöhemmin.

Turistien lisäksi tutkijat tulevat käyttämään alusta varmasti tulevaisuudessa, ja tähän liittyen lennolla testattiin myös tärinävaimennuslaitteistoa, jonka avulla tutkimuslaitteita voidaan käyttää mahdollisimman hyvässä mikropainovoimassa.

Lennolla oli myös kuusi tutkimuslaitetta yliopistoista ja tutkimuslaitoksista Yhdysvalloista, Euroopasta ja Aasiasta. Lisäksi Blue Origin -yhtiön henkilökunta oli saanut laittaa mukaan muutamia esineitä omaksi hyviksi.

Lippujen myynti alkaa

Blue Origin ja Virgin Galactic käyvät parhaillaan kovaa kisaa siitä, kumpi ennättää aloittamaan ensinnä kaupalliset avaruusturistilennot. Kumpikin tekee parhaillaan viimeisiä, kriittisiä koelentoja ja ensimmäiset avaruusturistilennot voinevat alkaa kummallakin ensi vuoden alussa – ellei mitään takaiskuja tule.

Siinä missä Virgin Galactic on myynyt jo pitkään lippuja – ja niitä on ostettu myös Suomesta – on Blue Origin ollut varovaisempi ja alkanee myydä paikkoja lennoilleen lähiaikoina. Hintataso lienee näin aluksi Virginin tapaan korkea, ainakin noin 200 000 euroa. Blue Origin ei ole vielä vahvistanut hintojaan ja oletettavasti aloittaa myynnin toden teolla vasta sen jälkeen, kun kapselilla on tehty ensimmäiset miehitetyt lennot.

Ensimmäisillä lennoilla kyydissä on vain yhtiön omaa väkeä ja näitä miehitettyjä lentoja varten tehdään uusi, kaikilla mukavuuksilla varustettu kapseli.

Alla on vielä video keskiviikon lennosta:

Valas lensi tänään

To, 07/19/2018 - 15:18 Jari Mäkinen
Beluga XL nousee lentoon

Airbusin uusi rahtikone BelugaXL teki torstaina 19. heinäkuuta ensilentonsa Toulousessa, Ranskassa. Liikenteeseen se tulee ensi vuoden alussa.

Eurooppalainen lentokoneenvalmistaja Airbus kokoaa lentokoneitaan täällä Euroopassa Toulousessa ja Hampurissa. Koneiden osia valmistetaan monissa muissakin paikoissa, kuten Iso-Britanniassa, Espanjassa ja jopa Turkissa, ja näistä paikoista osia kyyditään loppukokoonpanolinjoille ilmateitse.

Jo Airbusin alkuaikoina 1970-luvulla kuljetuksia tehtiin lentokoneilla, tosin silloiset koneet olivat suhteellisen pieniä ja vaatimattomia; amerikkalaiset Super Gubby -potkuriturbiinikoneet hoitivat osien rahtaamista 1990-luvulle saakka, kunnes Airbus teki omat koneensa tähän tärkeään tehtävään.

Kone oli Beluga, A300-600 -koneesta tehty erikoisversio, jonka matkustamo oli uudelleenrakennettu suureksi ja paksuksi rahtitilaksi, ja ohjaamo oli laskettu lattiatason alapuolelle, jotta osia voitiin siirrellä koneen sisuksiin ja sieltä ulos kätevästi.

Nyt valmistunut uusi, isompi BelugaXL perustuu Airbusin A330-200F -koneeseen, jonka runkoa on samaan tapaan laajennettu ja vahvistettu, minkä lisäksi jälleen ohjaamo on laskettu alemmaksi ja koneeseen on tehty monia aerodynaamisia muutoksia.

Yhden koneen teko kesti 18 kuukautta. Sen aikana lentokone koottiin ensin valmiiksi normaaliin tapaan, mutta sen jälkeen suuri osa rungon yläosasta poistettiin ja korvattiin uudella, suuremmalla ja paksummalla runko-osalla. Nokka laskettiin alaspäin ja runkoa muutettiin luonnollisesti liitoskohdassa.

Koneen kokoamiseen kului paljon normaalin koneen kokoamista enemmän aikaa, koska työtä tämän erikoiskoneen kanssa tehtiin hitaasti ja varmasti. Sen runkoon laitettiin tavallista suurempia ja tukevampia niittejä, ja koko työ tehtiin pääasiassa käsin.

Kaikkiaan Airbus aikoo tehdä kaikkiaan viisi tällaista konetta, joskin seuraavien koneiden tekeminen menee jo nopeammin. Ensimmäisen kanssa on aina vähän opettelua ja osia joudutaan suunnittelemaan osin uudelleen.

Koneen ensilennon reitti

Ensilento on sujui hyvin: ensin koneen peruslento-ominaisuudet käytiin läpi sahaamalla koneella edes takaisin Toulousen ja Pyreneiden välisessä ilmatilassa (ks. kuva yllä), ja sen jälkeen kone nousi korkeammalle ja teki laajan kierroksen aina Välimerelle saakka. Sieltä se suuntasi takaisin kotipesäänsä, mistä sillä tehdään koelentoja runsaasti nyt loppuvuoden ajan erilaisissa olosuhteissa.

Liikenteeseen tämä kone tulee ensi vuoden alussa, jolloin se liittyy nyt työn touhussa olevien viiden aikaisemman Belugan muodostamaan Airbusin rahtilentolaivueeseen. Muut uudet koneet tulevat mukaan parin vuoden aikana.

Suurin syy uuden koneen tekemiseen on lisäkapasiteetti, sillä nykyinen Beluga pystyy esimerkiksi kuljettamaan kerrallaan vain yhden A350-koneen siiven. Uusi kone kuljettaa kaksi. BelugaXL:n kapasiteetti on noin 30% suurempi ja se pystyy lentämään pitempiä matkoja (2200 km) ilman välilaskuja.

Kone on kuusi metriä pitempi kuin nykyinen Beluga ja metrin leveämpi. Koneen pituus on 63,1 metriä ja siipien kärkiväli 60,3 metriä. Suurin lentoonlähtömassa on 227 tonnia ja rahtitilan suurin leveys on 8,8 metriä.

Uudessa BelugaXL:ssä on leveä valasmainen hymy.

Otsikkokuva: Airbus / Tschaikovki Artem; keskellä kuvakaappaus Flightradar24-sivustolta ja alla Airbus / R.V.Reymondon.

Juttua on päivitetty ja video lisätty ensijulkaisun jälkeen.

Suomi 100 -satelliitti ratsastaa avaruuteen Falcon 9 -raketilla

To, 07/19/2018 - 11:14 Jari Mäkinen
Falcon 9 -raketti Vandenbergissä

Suomen satavuotissatelliitti on odottanut laukaisuaan jo lähes vuoden päivät: viime syksynä tapahtunut intialaisten rakettionnettomuus on viivyttänyt laukaisua, mutta pian siitä ei ole enää harmia, sillä satelliitti laukaistaan matkaan syys-lokakuussa Yhdysvalloista Falcon 9 -kantoraketilla.

Eräs aktiivisimmista pienten satelliittien laukaisijoista viime vuosina on ollut Intia, jonka PSLV-raketilla lähetettiin viime vuoden helmikuussa kerralla jopa 104 satelliittia. Myös muilla sen lennoilla on ollut mukana kymmeniä Suomi 100 -satelliitin kaltaisia pikkusatelliitteja. Viime syksynä tapahtunut PSLV:n laukaisuonnettomuus kuitenkin sai aikaan pitkän tauon laukaisuissa ja nyt siellä on kovasti ruuhkaa kaikkien satelliittien saamiseksi taivaalle.

Pieni Suomi 100 -satelliitti ei ole voinut etuilla jonossa, joten pääsy matkaan on viivästynyt koko ajan. Viimeisin takaisku tuli nyt kesällä, kun satelliitti ei päässytkään mukaan seuraavaan PSLV:n laukaisuun; elokuisen lennon päähyötykuorma on ennakoitua painavampi, joten mukana lentävien nanosatelliittien määrää piti rajoittaa. Suomi 100 -satelliitti oli yksi mukaan kaavailluista, mutta pois karsituista satelliiteista.

Nyt kuitenkin Aalto-yliopiston tiimi yhdessä hollantilaisen laukaisuvälittäjän kanssa on saanut järjestettyä satelliitille uuden kyydin. Satelliitti lähetetään avaruuteen syyskuun lopussa tai lokakuun alussa amerikkalaisen SpaceX -yhtiön Falcon 9 -raketilla. Laukaisu tapahtuu Kaliforniasta Los Angelesin pohjoispuolella olevasta Vandenbergin lentotukikohdasta, mistä SpaceX laukaisee matkaan kaikki polaariradalle menevät satelliitit.

Tilanne on siis täsmälleen päinvastainen kuin aikanaan Aalto-1 -satelliitilla, joka oli alun perin tarkoitus laukaista matkaan Falcon 9:llä Kaliforniasta.

Falcon 9:n silloisten ongelmien vuoksi laukaisu siirtyi ja siirtyi eteenpäin, kunnes lopulta laukaisuvälittäjän avulla satelliitille saatiin paikka PSLV-raketilta. Nyt Falconien lennot sen sijaan ovat sujuneet erittäin hyvin ja laukaisuita on ollut parhaimmillaan pari kuukaudessa, joten siellä on nyt tilaa pikkusatelliiteille – etenkin kun koko tuleva lento, jolla Suomi 100 -satelliitti on mukana, on omistettu pikkusatelliittien laukaisuun.

Jos kaikki sujuu hyvin, vie raketti avaruuteen kerralla lähes 120 satelliittia. Lento tulee siis rikkomaan intialaisten taannoisen ennätyksen.

Kyseessä on uudenlainen Falcon 9:n lento, sillä amerikkalainen Spaceflight-yhtiö on ostanut koko laukaisun itselleen ja jakaa siltä paikkoja pikkusatelliiteille. Yhtiö on rakentanut tätä varten erityisen laitteiston, jonka sisään ja kyljessä oleviin kiinnikkeisiin voidaan laittaa paljon erilaisia satelliitteja noin satakiloisista piensatelliiteista aina useita nanosatelliitteja sisältäviin laukaisusovittimiin.

Yhtiö aikoo laukaista satelliitteja tähän tapaan vastaisuudessa ainakin kerran vuodessa Falcon 9 -raketeilla. Lisäksi Spaceflight välittää paikkoja muilta raketeilta asiakkailleen.

Yllä olevassa kuvassa tätä rakennelmaa testattiin viime vuoden lopussa. Noin kuusi metriä korkeaan, pääasiassa komposiiteista ja alumiinista tehtyyn rakennelmaan on tässä kiinnitettynä ns. massasimulaattoreita, eli mötiköitä, jotka vastaavat satelliitteja massaltaan ja muodoltaan.

Kyseessä ei ole vain passiivinen teline satelliiteille, vaan mukana on varsin haastava vapautussysteemi, joka lähettää satelliitit matkaan juuri haluttuina hetkinä ja oikeassa järjestyksessä. Joka tapauksessa satelliitteja tulee olemaan laukaisun jälkeen varsin paljon samoilla seuduilla avaruudessa, joten yksittäisiin satelliitteihin yhteyden saamiseen saattaa mennä pari päivääkin.

Voi siis olla, että esimerkiksi Suomi 100 -satelliittiin ei saada yhteyttä heti laukaisun jälkeen, vaan vasta hieman myöhemmin, kun satelliitit ovat ajautuneet hieman kauemmaksi toisistaan.

Mukana tällä Sun Synch Express -lennolla (virallisemmin SSO-A) on ainakin 115 satelliittia 16 eri maasta. Lopullista listaa mukaan tulevista satelliiteista ei vielä ole, koska kyytiin on hyväksytty Suomi 100 -satelliitin tapaan viime hetken tulijoita ja osa aiemmin mukaan tarkoitetuista satelliiteista on jäänyt pois. Tilanne elää vielä edelleen.

Suomalaisittain kiinnostavaa on se, että samassa laukaisussa on myös Iceye -yhtiön toinen satelliitti, Iceye X2. Kyseessä on 80-kiloinen satelliitti, eli aivan toisen luokan asiakas kuin hieman yli kilon painava Suomi 100 -satelliitti.

Suomi 100 -satelliitti on ollut laukaisuvalmiina jo lähes vuoden ajan. Odotusaikana tosin sitä sekä sen ohjelmistoja on paranneltu, ja nyt keväällä satelliitti valmisteltiin uudelleen laukaisua varten. Silloin se myös kuumennettiin, jolloin sen sisälle mahdollisesti kertynyt ylimääräinen vesihöyry ja epäpuhtaudet saatiin poistettua.

Yllä olevassa kuvassa pöydällä oleva satelliitti on juuri menossa tähän kuumennukseen VTT:n tiloissa Otaniemessä.

Tämän jälkeen satelliitti on ollut Aalto-yliopiston puhdastilassa erityisen suojan sisällä odottamassa siten, että vain sen akkuja on välillä ladattu.

Näillä näkymin satelliitti viedään ensi viikolla Alankomaihin, Delftiin, missä se asennetaan rakettiin kiinnitettävään laukaisusovittimeen heinäkuun lopussa. Elokuussa se kuljetetaan Yhdysvaltoihin, mistä se lähetetään avaruuteen aikaisintaan 30. syyskuuta (tai todennäköisesti lokakuun puolella).

*

Kirjoittaja on ollut mukana Suomi 100 -satelliittihankkeessa viime vuonna ja avustaa Aalto-yliopistoa satelliittiin liittyvässä tiedotuksessa yhä edelleen. Tämä teksti perustuukin Suomi 100 -satelliittihankkeen nettisivuile tehtyyn artikkeliin.

Kvasaarien sylkemä plasma valaisi varhaisen maailmankaikkeuden

La, 07/14/2018 - 19:01 Markus Hotakainen

Kvasaarit ovat tunnetusti aktiivisia galakseja, joiden supermassiivisiin mustiin aukkoihin syöksyvä aine saa ne säteilemään voimakkaasti. Joissakin tapauksissa osa aineesta sinkoutuu suihkuina kauas avaruuteen.

Eduardo Bañadosin johtama tutkimusryhmä on löytänyt toistaiseksi "kirkkaimmin" radioalueella säteilevän nuoren kvasaarin, joka on syntynyt maailmankaikkeuden ollessa alle miljardin vuoden ikäinen.

Kvasaarin löytymisen jälkeen Emmanuel Momjian teki siitä havaintoja, joiden avulla plasmasuihkusta saatiin ennennäkemättömän tarkkoja tietoja. Niiden ansiosta pystytään entistä paremmin selvittämään varhaisen maailmankaikkeuden ilmiöitä ja kehittymistä.

Tarkkaan tutkittu kvasaari tunnetaan luettelonimellä PSO J352.4034-15.3373. Kvasaarit löytyivät 1960-luvulla voimakkaan radiosäteilynsä perusteella, mutta todellisuudessa vain noin joka kymmenes kvasaari on "kirkas" radioalueella.

Voimakas radiosäteily on yleensä lähtöisin mustan aukon pyörimisakselin suuntaan lähtevistä suihkuista, joissa kuuma plasma liikkuu lähes valon nopeudella.

Nyt löytynyt kvasaari on erikoinen myös sikäli, että sen lähettämä säteily on taivaltanut halki maailmankaikkeuden lähes 13 miljardin vuoden ajan. Se onkin ensimmäinen alle miljardin vuoden ikäisessä maailmankaikkeudessa havaittu kvasaari, jolla on todettu olevan radioalueella säteilevä suihku.

"Varhaisessa maailmankaikkeudessa oli niukalti voimakkaita radiolähteitä, mutta tämä kvasaari on kertaluokkaa kirkkaampi kuin muut tuon aikakauden lähteet", Bañados arvioi.

Kun maailmankaikkeus alkuräjähdyksen jälkeen laajeni ja jäähtyi, kuumasta hiukkaspuurosta muodostui neutraalia vetykaasua. Alkuun universumi oli täysin pimeä, mutta kun gravitaatio kasasi osan aineesta ensimmäisiksi tähdiksi ja galakseiksi, niiden säteily sai vetykaasun ionisoitumaan. Ja valtaosa vedystä on edelleen samassa tilassa.

PSO J352.4034-15.3373 -kvasaarin säteily on peräisin aikakaudelta, jolloin maailmankaikkeuteen syttyivät pitkän pimeyden jälkeen jälleen valot.

"Kvasaarin suihkun avulla voi olla mahdollista kalibroida tulevia havaintoja, tarkastella alkuaikojen pimeyttä ja kenties selvittää, miten ensimmäiset galaksit syntyivät", Bañados toteaa.

Tutkimuksesta kerrottiin Carnegien tiedeinstituutin uutissivuilla ja se on julkaistu The Astrophysical Journal -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science

Onko Marsin pinnalla muka kylmä - ei tuntuisi Suomen talvea kummemmalta

Pe, 07/13/2018 - 10:45 Jarmo Korteniemi
Kuva: Maartin Takens

Marsista puhutaan usein kylmänä paikkana. Harva tietää, että punaisen planeetan lämpötilaolot ovat itse asiassa varsin siedettävät, ajoittain jopa mukavatkin. Ihminen pärjäisi Marsin pakkasessa aivan hyvin.

Tänä vuonna kesähelteet ovat sen verran tukalat, että on mukava pohtia viileämpiä asioita. Käsittelimme jo maapallon kylmyysennätykset taannoisessa jutussamme, joten siirrytään vielä piirun verran enemmän pakkasen puolelle.

Kuinka kylmä - tai lämmin - naapuriplaneetallamme Marsissa oikein on? Ja mitä se käytännössä tarkoittaa?

Curiosity-mönkijä laskeutui vuonna 2012 Marsin päiväntasaajan eteläpuolelle. Tämän jälkeen se on raportoinut punaisen planeetan pinnalta jopa +20 asteen "helteitä" ja lähes -130 asteen pakkasia.

Satelliittimittaukset ovat vahvistaneet nuo Marsin ekvaattorin tienoilla varsin tyypillisiksi arvoiksi. Lämpötilat pysyttelevät päivisin keskimäärin muutamissa miinusasteissa ja laskevat yöksi -70 - -80 asteen tienoille. Navoilla pakkanen saattaa ajoittain yltää jopa -150 celsiusasteeseen.

Kuulostaako hyisevältä? Kun asiaa tarkastelee lähemmin, moiset lukemat mahtuvat lähes oman planeettamme rajoihin.

Prikulleen etelänavalla sijaitsevan Amundsen-Scottin aseman kesää paistatellaan tyypillisesti -25 asteessa, lämpöennätys on huimat -12 astetta. Talven kylmimpinä aikoina siellä värjötellään -65 asteessa. Sikäläinen kylmyysennätys on -83 astetta, mutta planeetan viralliset pohjalukemat on mitattu vieläkin syrjemmällä sijaitsevalta Vostok-asemalta: -89,2 astetta.

Kummassakin paikassa on miehitys läpi vuoden - vaikka pakkanen paukkuu kuin Marsin päiväntasaajan yössä.

Talvisin tämän päälle tulee vielä tuuli. Jopa 25 metriä sekunnissa puhaltavien jäätikkötuulten vaikutuksesta kovimpien pakkasten purevuus voi Etelämantereella vastata jopa -125 astetta. Nyt ei olla enää kovin kaukana Marsin kylmimmistäkään oloista.

Toki Marsinkin napajäätiköillä tuulee, jopa hieman kovempaa kuin Antarktiksella. Mutta tarkoittaako se, että siellä tuntuisi sitten vastaavasti kylmemmältä?

Ei. Päinvastoin.

Marsin kaasukehä on ohuempi kuin Maan. Paine pinnalla on samaa luokkaa kuin meillä runsaan 30 kilometrin korkeudella. Tällainen harva kaasu ei siirrä lämpöä kovinkaan tehokkaasti, eikä kovallakaan pakkasella siksi ole paljoa vaikutusta.

Itse asiassa Marsin kaasukehä on niin ohut, etteivät sikäläiset pakkaslukemat tuntuisi ollenkaan pahalta.

Kuumimmat marsilaispäivät tuntuisivat helteeltä, ainakin jos Aurinko porottaisi suoraan yläpuolelta.

Marsin keskimääräinen lämpötila on noin -65 astetta. Sikäläisittäin tyypillisessä 7 m/s tuulessa tuntuisi kuitenkin samalta kuin suomalaisittain normaalissa, -15 - -20 asteen pakkasessa.

Eikä kovimmissakaan marsilaispakkasessa seisoskelu olisi edes Etelämantereen ennätysten veroista. -120 astetta 25 m/s tuulella tuntuisi meikäläisittäin vain -55 asteelta. Vastaisi jotakuinkin Suomen ennätyspakkasia. Siperiassa moiselle naurettaisiin.

Lämpötoppauksia siis Marsissa tarvitaan, muttei läheskään niin paljoa kuin voisi kuvitella.

Ajan mittaan kylmyys kuitenkin pureutuisi luihin ja ytimiin. Lämpö nimittäin säteilisi Marsiin eksyneen satunnaisen matkaajan kehosta hiljakseen pois. Siksi astronauttien puvut, asumukset ja kaikki muutkin lämpimänä pidettävät tavarat kannattaisi Marsissa suojata lämpösäteilyn karkaamiselta.

Maan ja Marsin lämpötilojen suurin ero ei olekaan absoluuttiset arvot, vaan vaihtelunopeus. Meillä äärilämpötilat näyttäytyvät kunnolla vasta vuodenaikojen mittaan eikä yön ja päivän välillä ole yleensä eroa kuin 10 - 20 astetta. Marsissa suurin osa vaihtelusta tapahtuu jokaisen vuorokauden aikana, ja vuodenaikojen vaikutus on varsin.

Kirjoittaja on Marsiin erikoistunut planetologi.

Lisälukemista esim. Osczevski: "Martian Windchill in Terrestrial Terms" (Bulletin of the American Meteorological Society, 2014)

Otsikkokuvan henkilö on varustautunut kirpsakkaan -55 asteen pakkaseen Sahan tasavallassa Venäjällä. (Maarten Takens)

Tässä on Airbus-koneperheen uusin tulokas – ja kenties tuleva Finnairinkin konetyyppi

Ke, 07/11/2018 - 03:26 Jari Mäkinen
Airbus A220 lennossa

Toulouse ei ollut pelkkää tiedettä tänään, sillä ESOF-ständien yli kohti Blagnacin lentoasemaa viiletti taivaalla omalaatuisen näköinen lentokone: Airbusin väreihin maalattu kanadalaislentokone.

Kyseessä oli Airbus A220. Se on käytännössä uudelleennimetty ja -brändätty kanadalaisen Bombardier-yhtiön C-Series, eli teknisesti varsin edistyksellinen konetyyppi, mutta kaupallisesti valmistajalleen kovin suureksi taakaksi tullut matkustajakone.

Koneesta on kaksi versiota, pienempi noin 120-paikkainen A220-100, ja hieman suurempi 130-140 matkustajalle tarkoitettu A220-300. Hieman epäloogisten nimien taustalla ovat koneiden aiemmat nimet, CS100 and CS300.

Uudet koneet täydentävät juuri sopivasti Airbusin nykyistä konevalikoimaa, sillä kanadalaiskaksikko asettuu hyvin Airbusin omien A320-perheen koneiden (A319, A320 ja A321) alapuolelle kapasiteetissa ja ovat hyvin nykyaikaisia. Nykyaikaisuus näkyy kevyissä rakenteissa, aerodynamiikassa, ohjaamossa sekä moottoreissa, jotka ovat uudenlaisia Pratt & Whitney PurePower PW1500G -ohivirtausmoottoreita. Alennusvaihteistolla varustettujen moottoreiden ohivirtaussuhde on peräti 12:1 ja niiden polttoaineenkulutus on noin 20 % pienempi moniin nykyisiin moottoreihin verrattuna.

Tarkalleen ottaen koneista vastaa nyt Airbusin ja kanadalaisen Bombardierin yhteishanke CSALP (the Airbus partnership with Canada’s Bombardier), ja kaksi tärkeintä syytä yhteistyön muodostumiseen ovat koneen nykyaikaisuus ja sen myötä koneen Bombardierille aiheuttamat varsin suuret taloudelliset menetykset. Ilman Airbusin väliintuloa koneen tulevaisuus olisi ollut vaakalaudalla.

Airbus on puolestaan kiinnostunut oman mallistonsa alapuolella kapasiteetissa olevasta koneesta, koska pienet suihkukoneet ovat tulleet viimeisen vuosikymmenen aikana hyvin suosituiksi: koska niiden käyttäminen on ollut varsin edullista suurempiin suihkukoneisiin verrattuna ja samalla meno on tasaisempaa ja suurta osaa matkustajista miellyttävämpää verrattuna potkuriturbiinikoneisiin.

Markkinajohtaja näissä pienissä suihkukoneissa on ollut brasilialainen Embraer, jonka E170- ja E190-koneet ovat myös tuttuja monille suomalaisille Finnairin ja nyttemmin Norran reiteiltä.

Embraer on kehittänyt näistä koneistaan uudet versiot, joissa on paljon parannuksia ja uudet moottorit (A220:n moottoreiden rinnakkaisversiot Pratt & Whitney PW1000G:t), mutta aiemmin vain pienemmistä potkuriturbiinikoneista ja liikesuihkukoneista tunnettu Bombardier teki koneensa ns. puhtaalta pöydältä.

Niiden suunnittelu, tekeminen, koelennot ja käyttöönotto ajoivat yhtiön taloudelliseen pinteeseen, joten jo muutenkin niistä kiinnostunut Airbus lähestyi kanadalaisia houkuttelevalla yhteistyötarjouksella. Kanadalaiset tosin joutuvat nielemään kunniansa yhteistyön myötä, sillä koneet ristittiin ja maalattiin Airbuseiksi sekä niitä tullaan kokoamaan ennen kaikkia Airbusin Yhdysvalloissa, Mobilessa, Alabamassa olevassa tehtaassa. Nyt koneita on tehty Montréalin luona Quebeckissa.

AirBalticin A220

Muun muassa AirBaltic lentää nyt A220:ksi uudelleennimetyillä koneilla (yllä). Norjalaisen Viderøen käytössä on puolestaan uusia Embraerin E190-E2 -koneita (alla), joita nähdään säännöllisesti myös Helsinki-Vantaalla.

Suurien lentokoneenvalmistajien kiinnostus pienempiä suihkumoottorikoneita kohtaan on lisääntynyt tasaisesti pikkusuihkareiden suosion (ja suorituskyvyn) kasvamisen myötä. Yhä useampi lentoyhtiö lentää näillä pienemmillä koneilla nyt reittejä, joilla käytettiin aiemmin suurempia koneita yksinkertaisesti siksi, että vain niillä pystyttiin lentämään niin kauas ja mukavuus oli "suihkukonetasoa".

Niinpä heti sen jälkeen, kun Airbus alkoi lähestyä Bombardieria, alkoi Boeing vispilänkaupat brasilialaisten kanssa. Siitä ole vielä tietoa kuinka pitkälle yhteistyö on menossa, mutta todennäköisesti pian olevilla Farnborough'n ilmailumessuilla tästä naimakaupasta kuullan lisätietoja.

Tänään Toulousessa ollut tilaisuus voi olla myös merkittävä suomalaisittain, sillä Finnair ja sen paikallisliikennettä hoitava Norra lentävät jo ikääntyvillä Embraer- ja Airbus-koneilla, ja Finnair on neuvotellut jo pitkään näiden kapearunkolaivastonsa koneiden uusimisesta. Erittäin todennäköisesti Airbus A319-, A320- ja A321-koneet korvataan vähitellen niiden uudemmilla versioilla, mutta on hyvin mahdollista, että kauppaan tullaan ottamaan myös näitä nyt uusia Airbuseiksi nimettyjä ja Airbusin järjestelmiin mukautettavia A220-koneita. Kaupassa siis voi olla kattava paketti A220- ja A320-perheiden koneita, joilla myös korvataan Norran Embraereita.

Finnair on hieronut kauppoja jo pitkään ja päätöstä on venytetty, ja osasyy tähän on mahdollisesti tämä Airbusin ja Bombardierin yhteistyö. Ei olisi lainkaan yllättävää, jos Finnair ja Airbus julkistaisivat kaupat ensi viikolla olevassa Farnborough'n ilmailunäyttelyssä (jonka mukaan myös tänään ollut tilaisuus Toulousessa oli orkestroitu).

Lisäbonuksena A220:n ohjaamon ikkunat näyttävät paljon Finnairinkin käytössä olevan A350-laajakunkokoneen "mustanaamioikkunoilta". Tällä perusteella konetta tuskin ostetaan, mutta se tuo mukavan pikku lisän yhteistyöhön.

*

Kuvat:
AirBalticin kone: Javier Rodríguez; Viderøen Embraer: Jari Mäkinen; ja otsikkokuva, Airbus / F. Lancelot / master films.

Euroopan tiede vyöryy Toulouseen

Ti, 07/10/2018 - 13:14 Jari Mäkinen
Capitol Toulousessa

Eteläisessä Ranskassa sijaitseva Toulouse on tällä viikolla eurooppalaisten tiedepiirien keskipisteessä. Sen valtaa joka toinen vuosi pidettävä ESOF, EuroScience Open Forum, eli eurotieteen avoin foorumi. Luvasssa on paljon EU-henkistä puhetta ja tärkeiltä vaikuttavia Brysselin edustajia, mutta myös roppakaupalla kiinnostavia esityksiä, tieteen ja tutkimuksen helmiä ennen kaikkea Euroopasta sekä koko kaupunkiin levittäytyvä tiedejuhla.

Euroopan unionia voi syyttää aiheestakin paljosta turhasta byrokratiasta, pönötyksestä ja tuhlailustakin, mutta se on myös todella merkittävä tieteen ja tutkimuksen rahoittaja sekä edistäjä. Horizon 2020, tällä hetkellä vielä meneillään oleva tiederahoitushimmeli, käyttää 70 miljardia euroa tutkimukseen (mikä oli 23 % enemmän kuin aiempi budjetti), ja seuraava rahoituspaketti vuosiksi 2021-2027 on luokkaa 100 miljardia euroa. Tämä summa on toistaiseksi vielä ehdotus, mutta yleinen tahto tuntuu olevan ehdotuksen kannalla ja todennäköisesti summa on tuota luokkaa.

Kun kaikki tieteeseen ja tekniikkaan liittyvät rahoitukset lasketaan yhteen, noussee summa 160 miljardiin euroon.

Virallisesti EU ei ole kuitenkaan ESOFin järjestäjä, vaan homman hoitaa järjestö nimeltä EuroScience. Kyseessä on Strasbourgissa majaansa pitävä, käytännössä EU:n suojissa toimiva eurooppalaisten tutkijoiden ja tutkijayhteisön järjestö. Sen tärkein toimintamuoto ovat juuri ESOF-tapahtumat.

ESOF on eräs maailman suurimmista koko tieteen kentän kattavista festivaaleista ja selvästi suurin Euroopasssa. Sen pohjana ovat EU-rahoitteisen tutkimushankkeet, mutta onneksi se esittelee aiheita myös paljon laajemmin. Ohelmassa olevien aiheiden kirjo on todella laaja ja luonnollisesti mukana on myös innovaatiopolitiikkaa, poliittista päätäntää yleisesti sekä liike-elämää.

Paikalla on ilmoittautumisten mukaan yli 4000 osanottajaa yli 80 maasta ja tämän viikon aikana pidetään yli 150 esitystä, työpajaa tai tieteellistä seminaaria.

Vaikka painopiste onkin Euroopassa, on tapahtumassa paitsi osanottajien joukossa, niin myös etenkin näyttelyssä väriä muualtakin. Esimerkiksi Etelä-Afrikka ja Korea ovat näyttävästi mukana. Näyttelyssä on myös mukana mm. Viro, mutta Suomi – jälleen kerran – on näkymätön.

Erittäin olennainen osa ESOFia on kaupunkijuhla. Tiede on näkyvissä kaikkialla Toulousessa, sillä kaupungissa on kolmattasataa erilaista tapahtumaa, joihin odotetaan yli 35 000 kävijää.

ESOFin avajaiset

ESOF 2018:n avajaiset kokosivat lavalle politikkojen lisäksi vaikuttavan joukon tutkijoita ja tieteeseen jotenkin liittyviä julkisuuden henkilöitä.

ESOF on mainio konsepti, joka alkoi Tukholmasta vuonna 2004. Sen jälkeen tapahtuma on ollut Münchenissä, Barcelonassa, Torinossa, Dublinissa, Kööpenhaminassa ja Manchesterissa, kunnes nyt on vuorossa Toulouse. Tapahtuman järjestäminen tuo mukanaan "eurooppalaisn tiedekaupungin" tittelin.

Seuraava ESOF pidetään kahden vuoden päästä Italiassa, Triestessä, ja sitten Alankomaissa, Leidenissä. Toivottavasti joskus Helsinki – tai jokin muu suomalainen kaupunki – liittyisi joukkoon.

Tiedetuubi on tällä viikolla paikalla Toulousessa ja välittää tunnelmia tapahtumasta sekä sen yhtydessä olevista kiinnostavista tutustumismatkoista paikallisiin tutkimuslaitoksiin – joita toki olemme esitelleet aika paljon aikaisemminkin, koska Toulouse on ilmailun ja avaruuden suurkaupunki.

Video: Tällaista on syvällä luolassa kallion sisällä

Thaimaassa on meneillään mittava pelastusoperaatio, kun nalkkiin jäänyt jalkapallojoukkue koetetaan saada turvallisesti ulos luolasta. Mutta millaista luolassa oikeasti on?

Euroopan avaruusjärjestö on järjestänyt pitkään erikoisia luolatutkimukseen perustuvia koulutussessioita astronauteille. Nämä CAVES-koulutukset perustuvat siihen yksinkertaiseen havaintoon, että luolassa olemisella ja avaruuslennoilla on paljon yhteistä.

Painottomuutta ei luolissa ole, mutta eristyksissä pimeässä luolassa oleminen on vähän kuin olisi avaruudessa. Lisäksi luolassa kulkeminen vaatii samankaltaista valmistautumista ja turvallisuusmenetelmiä kuin avaruuskävelyllä. Luolissa toimitaan tiiminä kuin avaruuslennoilla ja vaara vaanii koko ajan.

Luolatutkijat käyttäjätkin paljon avaruuslennoille kehitettyjä laitteita ja menetelmiä; ei ollutkaan mikään ihme, että SpaceX:n Elon Musk innostui auttamaan thaipoikia ja pystyi haalimaan varsin nopeasti kasaan laitteita, joista saattaisi olla apua. Lisäksi hänellä on tukenaan kallioporausyhtiö Boring Company. Ei tosin ole tiedossa, kuinka paljon meneillään olevassa pelastusoperaatiossa on mukana Muskin väkeä.

CAVES-koulutusten perusteella voi tosin sanoa, mitä pojat kokevat päästessään (toivottavasti) takaisin päivänvaloon luolassa olemisen jälkeen: valo tuntuu kirkkaalta, tuoksut voimakkailta ja ympärillä oleva laaja maisema lähes huimaa. Tilanne on vähän samanlainen kuin pitkän avaruuslennon jälkeen, kun laskeutumiskapselin luukku avataan.

Pojilla tähän sekoittuu luonnollisesti ilo pelastumisesta – mikäli kaikki sujuu hyvin. Onnea operaatioon!

Tuli kivi tyhjästä

Su, 07/08/2018 - 09:23 Markus Hotakainen
Iso kivi

800… 900… Kilometri. Possakkonevan ja Pehkosaarennevan välistä metsäkaistaletta halkovan hiekkatien laidassa on vanha kyltti, jossa komeilee valkoisella pohjalla iso numero 1. Oikea paikka ei olisi voinut löytyä helpommin.

Metsäisellä kankaalla ei erotu polkua, mutta matka ei ole pitkä ja suunta on selkeä: kohtisuoraan tieltä muutama sata metriä nevalle ja sieltä se löytyy – Halsuan suurin siirtolohkare.

Niin kuin aina näissä "ennätyksissä", asiasta on monia mielipiteitä. Kilpaileva ehdokas löytyy pitäjän toiselta laidalta, Kumpunevan ojitetulta etelälaidalta. Kumpukivikin on ”komia”, kuten paikallisella murteella sanotaan, mutta kyllä Pehkosaarennevan siirtolohkareellakin on kokoa. Sen laella kasvaa pari mäntyäkin.

Ikään kuin maistiaisena tai alkupalana matkan varrella on kivikkoinen metsäsaareke, jonka lohkarevalikoiman kruunaa keskeltä kahtia haljennut iso kivi. Jää on aikojen saatossa tehnyt tehtävänsä ja ottanut voiton kaukaa kulkeutuneesta kallionpalasesta.

Muissakin kivissä on kulumisen merkkejä, suurin osa niistä näyttää olevan haljenneita, monet useampaan osaan, yksi jopa siististi viipaleiksi kuin ruokakaupoissa valitettavan yleisiksi käyneet valmiiksi viipaloidut leivät.

Nevalla kasvaa kituliaita mäntyjä, juuri sen korkuisia, että katse ei yllä kovin kauas. Varsinainen kohde ilmestyy eteen yllättäen ja se yllättää myös koollaan. Lohkare on todella iso. Ja se näyttää kuin taivaasta tipahtaneelta.

Ympäri Suomen on isoja kiviä kummallisissa paikoissa. Erikoisimpia ovat "kiikkukivet", jotka näyttävät tasapainoilevan painovoimaa uhmaten avokallioilla. Muutenkin kivikkoisessa ja kallioisessa maastossa ne eivät kuitenkaan ole olleet välttämättä niin suuria ihmetyksen aiheita kuin siirtolohkareet, jotka näyttävät olevan aivan väärässä paikassa, tässä tapauksessa keskellä hetteikköistä nevaa.

Tällaiset mystiset kivet ovat saaneet entisaikojen ihmiset keksimään erilaisia selityksiä niiden arvoitukselliselle alkuperälle. Niitä ovat valtaisilla voimillaan kuljetelleet milloin metsiä asuttavat hiidet, milloin jättiläiset, milloin itse piru. Jotain yliluonnollista kookkaiden kivien takana täytyi olla.

Jättiläiset ovat muutenkin olleet ahkeria maaston muokkaamisessa. Esimerkiksi matalan Halsuanjärven poikki kulkee karikko, jonka kivet ovat toisen rannan lähettyvillä paljon isompia kuin toisella.

Tarinan mukaan järven vastakkaisilla rantamilla on muinoin asustanut jättiläisiä, jotka syystä tai toisesta riitaantuivat keskenään. Ne alkoivat heitellä toisiaan kivillä, mutta kun toisella rannalla viihtyneet jättiläiset olivat isompia, ne jaksoivat paiskoa kookkaampia kiviä.

Entisaikain tutkijat eivät olleet kovin paljon paremmin perillä asioista, sillä jopa geologiassa uskottiin hiidenkiviksi kutsuttujen lohkareiden päätyneen kummallisille paikoilleen raamatussa kuvaillun vedenpaisumuksen mukana.

Sittemmin on selvinnyt, että syypää on jääkausi. Kallioperää murskanneen, hioneen ja siloitelleen mannerjään sekä siitä irronneiden jäävuorten mukana on kulkeutunut hienojakoisemman maa-aineksen lisäksi valtavia talon, jopa hyvinkin ison talon kokoisia kiviä.

Kun jää on sitten sulanut ja vetäytynyt kohti pohjoista, näitä siirtolohkareita on sirottunut maastoon sinne tänne mitä ihmeellisimpiin paikkoihin, hyvin kauas kallioista, joista jään voima on ne aikoinaan irti murtanut.

Kuvat: Markus Hotakainen

Botswana kiittää - 18-grammainen avaruuskivi löytyi suomalaisten avustuksella

La, 07/07/2018 - 02:44 Jarmo Korteniemi
Kuva: Peter Jenniskens

Kalaharin autiomaasta löytyi palanen asteroidia, joka räjähti korkealla Botswanan yllä kesäkuun alussa. Etsinnöissä hyödynnettiin kahta lentoratamallinnusta, joista toinen on Ursan tulipallotyöryhmän aktiivien laatima ja toinen peräisin SETI-instituutin tutkijoilta. Löydetty kivi korvaa jo menetettyjä meteoriitteja.

Botswanan yllä näkyi 2.6.2018 kirkas tulipallo, jonka aiheuttajan arvioidaan olleen parimetrinen avaruudesta saapunut kappale. Nyt muutamia viikkoja myöhemmin ensimmäinen meteoriittikivi on viimein löytynyt.

Ensimmäisen (ja toistaiseksi ainoan) meteoriitinpalasen löysi vapaaehtoisena etsinnöissä mukana ollut geologi Lesedi Seitshiro Botswanan kansainvälisestä tiede- ja teknologiayliopistosta. Kiven massa on vaivaiset 18 grammaa ja läpimitta vain runsaan sentin, mutta tutkijat ovat luottavaisia että etsinnöissä löytyy vielä lisääkin.

Meteoriitin analyysit ovat vielä alussa. Perusominaisuuksien perusteella tutkijat uskovat jo kuitenkin tunnistaneensa sen varsin erikoislaatuiseksi, jopa meteoriittien joukossa. Enempää asiasta ei vielä ole julkisuuteen kerrottu.

Perjantaina Botswanassa pidetyssä tiedotustilaisuudessa kuvaajia kiellettiin tulemasta metriä lähemmäs kiveä, koska kännyköissä olevat voimakkaat magneetit saattaisivat häiritä meteoriitin magneettisia ominaisuuksia. Niitä kun ei ole vielä ehditty määrittää.

Meteoriitti löytyi Keski-Kalaharin luonnonsuojelualueen pohjoisosista. Laskennallinen noin kahden kilometrin levyinen putoamisellipsi kulkee puiston pohjoista ja keskiosaa yhdistävän tien poikki, joten alueella vierailevat voivat ihastella paikkaa varsin helposti. Botswanan viranomaiset kaavailevat jo putoamispaikan erikoissuojelua erityisenä kansallisena monumenttina.

Keski-Kalaharin luonnonsuojelualue (merkitty vihreä alue yllä) on jättimäinen suurriistan suojeluun tarkoitettu alue keskellä Botswanaa. Sen pinta-ala on lähes kymmenyksen koko maasta, vajaat 53 000 neliökilometriä. Alue on siis hieman suurempi kuin Viro. Botswana on muutoinkin Afrikan harvinaistuville eläimille suotuisa - se kun on eteläisen Afrikan maista ainoa, jossa metsästys on tyystin kielletty. Maahan tuijottelevilla avaruuskivien etsijöillä oli kuitenkin aseistettu puistonvartija suojanaan - mahdollisesti vaarallisen paikallisen faunan vuoksi.

Botswanan edustajat kiittivät tutkijoita erityisesti siitä, että meteoriittia lähdettiin kerrankin etsimään laillisin keinoin, eli luvat anoen ja viranomaisia informoiden. Säädösten mukaan meteoriitit kun siellä ovat valtiolle kuuluvia kansallisaarteita. Maasta on jo aiemmin löytynyt 11 meteoriittia. Niistä erikoisimpia olivat 0,6- ja 13,5-kiloiset Kuusta peräisin olevat mutta täysin erilaiset kivet, jotka löytyivät vain 50 metrin päästä toisistaan. Ne tekisivät Botswanan meteoriittikokoelmasta erityisen arvokkaan niin tieteellisesti kuin rahallisestikin, mutta ikävä kyllä kaikki nyt löydettyä aiemmat meteoriitit on myyty vuosituhannen vaihteessa eteenpäin jo ennen kunnollista tunnistusta.

Botswanan vanhempia meteoriitteja on vuosien mittaan analysoitu paljon Münsterin yliopistolla. Sikäläisten tutkijoiden mukaan tutkimustarkoituksiin on kuitenkin luovutettu vain pieniä palasia "nimettömän löytäjän" toimesta. Botswanan meteoriittien päämassa on siis "jossainpäin maailmaa".

Mallinnus auttoi löydössä

Löydetty meteoriitti oli pala asteroidia (tai meteoroidia) nimeltään 2018 LA. Kappale havaittiin kahdeksan tuntia ennen sen saapumista ilmakehään. Kyse oli vasta kolmannesta kerrasta kun kappale huomataan ennen törmäystä, ja toinen kerta kun sellaisen palasia onnistutaan löytämään.

2018 LA tunkeutui ilmakehään noin 17 kilometrin sekuntinopeudella ja räjähti lopulta noin 27 kilometrin korkeudella eteläisen Afrikan yllä. Tapahtuman energian on laskettu vastanneen noin 1000 tonnia TNT:tä (tai hieman vähemmän, lähteestä riippuen). Vastaavia tapahtumia sattuu Maassa noin kerran vuodessa. Törmäyksen suuruusarviot perustuvat lähinnä ydinkokeiden seurantaan kehitetyn globaalin infraääniseurantaverkoston havaintoihin.

Tulipallon lento turvakamerassa.

Asutun seudun yllä näkyvän tulipallon rata voidaan usein mallintaa suurpiirteisesti silminnäkijähavaintojen ja tarkemmin valo- ja videokuvien perusteella.

Tällä kertaa meteoriittilöytöön johtanut mallinnus tehtiin pääosin tapahtuman sattumalta kuvanneiden ja eri suunnista sitä katsoneiden videokameroiden tarjoaman aineiston avulla. Kirkkaan tulipallovaiheen aikana matalalla leijailleet pilvet heittivät maahan varjoja, jotka auttoivat osaltaan tilanteen geometrian selvittämisessä. Kun vielä eri korkeuksilla vallinneet tuuliolotkin tiedettiin, pystyttiin palasten tulipallovaiheen jälkeinenkin liike mallintamaan. Näin putoamispaikka tarkentui entisestään.

Tulipallon rata mallinnettiin amerikkalaisessa SETI-Instituutissa tähdenlentoparviin erikoistuneen Peter Jenniskensin ryhmän toimesta, sekä myös Suomessa, Ursan tulipallotyöryhmän Esko Lyytisen ja Jarmo Moilasen toimesta. Toisistaan riippumatta tehdyt lentoratamallit osoittivat paitsi samaan kohtaan Kalaharin autiomaassa, myös tismalleen oikeaan. Botswanan kivi löytyi vain noin sadan metrin päästä ennustetusta putoamisellipsistä.

Jenniskens otti mallinnuksensa lomassa yhteyttä botswanalaisiin tutkijoihin, jotka hankkivat tarvittavat luvat ja keräsivät etsintätiimin kasaan. Meteoriitti löydettiin ryhmän viisipäiväisen etsintäprojektin viimeisenä päivänä. Pian maastoon lähti toinenkin tiimi, jossa on mukana Helsingin yliopistonkin tutkijoita.

Kuva: Sanni Turunen
Kuva: Peter Jenniskens
Meteoriitti ja sen onnelliset löytäjät. (ylempi kuva Sanni Turunen, alempi Peter Jenniskens)

Ursan tulipallotyöryhmän Lyytisellä ja Moilasella on ratojen mallinnuksesta ja tulipallojen ripottelemien meteoriittien paikantamisesta vankka kokemus. Edellinen "osuma" heille sattui aivan vasta kesä-heinäkuun vaihteessa, kun Venäjältä löytyi meteoriitteja paikasta, jonka he olivat määrittäneet tulipallohavaintojen perusteella. Siellä ilmakehään törmäsi kuitenkin Botswanan 2018 LA:ta vieläkin suurempi kappale. Sen energian laskettiin vastanneen noin 2,8 kilotonnia TNT:tä.

Moilanen on kunnostautunut avaruudesta pudonneiden kivien tutkimuksessa kotimaassakin. Hän on ollut mukana useiden suomalaisten törmäykraatterien tunnistamisessa ja tutkimuksessa, ja löytänyt myös tuoreen Lieksan meteoriitin palasia.

Päivitys 7.7. klo 18.30: Tarkennettu infoa vanhemmista meteoriiteista Münsterin yliopiston tutkijoiden antamien tietojen perusteella.

Lähteet: Tutkijoiden ja viranomaisten Botswanassa pitämä tiedotustilaisuus, Helsingin yliopiston tiedotteet 1 ja 2, Meteoritical Bulletin Database, sekä JPL:n tulipalloarkisto

Otsikkokuva: Peter Jenniskens

Hyvää aphelia! Miksi Aurinko on tänään kaukana Maasta?

Pe, 07/06/2018 - 17:16 Jari Mäkinen

Aurinko on tänään kaukana, koska Maapallo kiertää Aurinkoa lievästi soikean muotoisella radalla. Tänään ollan radan kaukaisimmassa pisteessä.

Aivan tarkalleen ottaen maapallo on tänään illalla 6. heinäkuuta 2018 klo 19.47 Suomen kesäaikaa ratansa kaikkein kaukaisimmassa pisteessä. Vaikka siis on kesä ja kärpäset, olemme nyt radan kaikkein kauimmaisessa kohdassa ja siten Aurinko lämmittää meitä kaikkein vähiten.

Ero ei kuitenkaan ole kovin suuri, sillä kuuden kuukauden kuluttua, kun Maa on radan läheisimmässä pisteessä, olemme silloin noin viisi miljoonaa kilometriä lähempänä Aurinkoa. Kun keskimäärin etäisyytemme Auringosta on 150 miljoonaa kilometriä, ei tällä ole olennaista merkitystä.

Matka näin kaukaisimpaan aikaan vaihtelee myös hieman. Kun tänään Maan ja Auringon välinen etäisyys on 152 095 566 km, oli se viime vuonna (kun matka oli pisin heinäkuun 3. päivänä) kolmisen tuhatta kilometriä vähemmän, 152 092 504 km.

Numeroista innostuneille voi todeta vielä sen, että tänään Maan ollessa kaukaisimmillaan Auringosta, on Maan ratanopeus 29,5 kilometriä sekunnissa, eli 106 376 kilometriä tunnissa. Keskimäärin nopeus on 30 km/s.

Jos vauhti tuntuu suurelta, niin taivaanmekaniikan yksinkertaisten lakien mukaan laskettuna tämä vauhti ei ole paljoakaan verrattuna lähempänä Aurinkoa kiertäviin planeettoihin. Venuksen nopeus on keskimäärin 35 km/s ja Merkuriuksen yli 47 km/s. Ja samalla Aurinkokuntamme kiitää noin 200 kilometrin sekuntinopeudella (720 000 km/h) Linnunradan keskustan ympäri.

Sisäplaneettojen radat

Kaikkien sisäplaneettojen radat ovat varsin pyöreitä, vain Merkurius on selvemmin soikea. Tarkalleen mikään niistä ei kuitenkaan ole aivan pyöreä.


Vaikka kaikki näyttää siis kesäisen seesteiseltä ja rauhalliselta, kiidämme avaruudessa kovaa vauhtia. Yllättäen siis nyt kesällä olemme siis kaukana Auringosta. Vuodenajathan johtuvat maapallon pyörimisakselin kaltevuudesta, ei kiertoradan lievästä soikeudesta – ja kun sanotaan, että nyt on kesä, niin kannattaa muistaa, että eteläisellä pallonpuolella on nyt talvi.

Radan soikeus vaikuttaa kuitenkin siihen, että laskennallisesti täällä pohjoisella pallonpuolella kesä on viisi päivää pitempi kuin talvi; ratanopeus kun on kaukana ollessa hieman pienempi.

Tätä kiertoradan kaukaisinta pistettä kutsutaan apheliksi. Pohjana on kreikan sanat apo, joka tarkoittaa "kaukana", ja helios, joka puolestaan tarkoittaa Aurinkoa. Aurinkoa kiertävän radan läheisin piste sen sijaan on nimeltään periheli sanan peri, eli "lähellä" mukaan. Näitä sanoja muutetaan aina sen mukaan, mitä kappaletta kierretään: esimerkiksi Maan tapauksessa nämä ovat apoogeum ja perigeum.

Otsikkokuvassa on Aurinko kuvattuna tänään Big Bearin aurinko-observatoriolla GONG-teleskoopilla. Kuva näyttää Auringon näkyvän valon alueella ja kuten näkyy, ei siinä ole juurikaan tänään pilkkuja. Olemme Auringon aktiivisuusminimissä.

Video: Phil Bailey on puolisuomalainen, joka tuntee InSight-laskeutujan robottikäden

Phil Bailey selittää selvällä suomenkielellä, miten InSight-laskeutuja tulee käyttämään robottikättään. Hän on hyvä esimerkki siitä, miten avaruuslentojen pariin saattaa päätyä, vaikka opiskelee ihan jotain muuta kuin avaruusalaa.

InSight on Nasan seuraava Mars-laskeutuja. Se on nyt matkalla kohti punaista planeettaa ja saapuu sinne marraskuussa. Laskeutumisensa jälkeen se ottaa pian käyttöön robottikäsivartensa, jonka avulla laitetaan Marsin pinnalle laskeutujan vierelle seismometri sekä lämpövuomittari, ja lisäksi kädellä tehdään paljon tutkimuksia.

Käden toiminnasta vastaa osaltaan suomalaissukuinen robotiikkainsinööri Phil Bailey, joka kertoo videolla työstään Jet Propulsion Laboratoryssä Pasadenassa, Kaliforniassa.

Erityisesti hänen vastuullaan on WTS, joka näyttää se myös hieman hauskalta: se on kuin puolipallomainnen kupoli, jolla on hame. Se on suoja, joka lasketaan Marsin pinnalle laitettavan seismometrin päälle, jotta Marsin kaasukehän tuulet ja muut ulkoiset häiriöt eivät vaikuta mittauksiaan tekevään seismometriin.

InSight llaskeutuu marraskuun 26. päivänä rakettimoottorien hidastamana Marsin päiväntasaajan seutuville Elysium-tasangolle ja toimii siellä toivottavasti yhden Marsin vuoden ajan, siis noin kaksi Maan vuotta. Laskeutuja on käytännössä parimetrinen lavetti, jossa on kolme noin metrin pitkuista jalkaa ja kaksi pyöreää aurinkopaneelia, jotka avautuvat laskeutumisen jälkeen lavetin sivuille samaan tapaan kuin kukat avaavat terälehtiään.

Teknisesti InSight on hyvin samanlainen kuin vuonna 2009 Marsiin laskeutunut Phoenix-niminen laskeutuja. Tuo lento, laskeutuminen ja toiminta Marsissa sujuivat hyvin, joten toiveet ovat nytkin korkealla.

Laskeutuja on vähän kuin edullinen välilento Nasan Mars-tutkimusohjelmassa. Sen kyydissä onkin aikaisemmista laskeutujista ja kulkijoistra yli jääneitä kameroiden ja mittalaitteiden varakappaleita, ja lisäksi tärkeimmät tutkimuslaitteet pyydettiin Euroopasta.

Kuten nimi InSight antaa ymmärtää, on laskeutujan tärkein tehtävä nyt katsoa Marsin sisälle. Siksi sen päätutkimuslaite on ranskalainen seismometri, ja sillä on itse asiassa aika pitkä historia jo takanaan. Laitteen projektipäällikkö Ranskan kansallisessa avaruuskeskuksessa CNESissä on Philippe Laudet. Hän kertoi Tiedeykkösessä olleessa kirjoittajan tekemässä ohjelmassa seismometristä näin:

"Seismologiaa on käytetty Maan sisustan ymmärtämiseen 1900-luvun alusta. Ensimmäisen kerran seisminen aalto havaittiin vuonna 1889, kun Saksassa havaittiin Japanissa olleen maanjäristyksen tärinää. Sen jälkeen aika pian ymmärrettiin, että voimme havaita toisella puolella olevia maanjäristyksiä seismometrillä ja että järistyksistä tulee erilaisia aaltoja, ja niiden kulkuaikojen avulla voidaan määrittää maapallon sisustan rakenne."

"Kun vuonna 1969 Apollo-astronautit menivät Kuuhun, he veivät sinne seismometrejä. Niitä vietiin Apollo-lennoilla kaikkiaan viisi ja ne muodostivat pienen verkoston, jonka avulla pystyttiin nyt ymmärtämään millainen on Kuun sisusta. Vaikka nyt tiedämmekin aika hyvin millainen on Kuun sisusta, se ei ole hyvä esimerkki toisesta planeetasta, koska Kuun syntyhistoria on niin erilainen. Siksi jo pitkään tutkijat ovat ehdottaneet seismometrin lähettämistä Marsiin."

"1970-luvulla Viking-laskeutujissa oli yksinkertaiset seismometrit, mutta niistä vain toinen toimi ja sekin oli kiinni laskeutujan rungossa, joten se ei saanut kovin luotettavia signaaleita. Nimittäin Marsissa olevat tuulet heiluttelivat laskautujaa sen verran, että varsinaiset signaalit jäivät tämän varjoon – voisi sanoa, että tuo seismometri toimi lopulta sääasemana. Sillä saatiin kuitenkin 15 signaalia, jotka todennäköisesti olivat mars-järistyksiä. Tästä kuitenkin opittiin se, että seismometri pitää laittaa tiukasti kiinni pintaan ja eristää tuulelta."

"Meillä täällä Ranskassa on tutkija Philippe Lognonné, joka oli tehnyt seismometrin venäläiseen Mars 95 -luotaimeen, joka valitettavasti syöksyi alas Maahan lähes välittömästi laukaisun jälkeen. Seismometri ei siis päässy Marsiin, mutta ranskassa ei annettu tämän lopettaa seismometrin kehittämistä. Etsimme uutta kumppania ja keskustelimme useammankin maan kanssa, Kiinan, Japanin, Yhdysvaltojen ja Venäjänkin kanssa mahdollisuuksista lennättää seismometri Marsiin, ja ihan viime vaiheessa olimme jo pohtimassa versiota, joka olisi mennyt Japanissa suunnitellun laskeutunan mukana Kuuhun. Se kuitenkin peruttiin, koska Fukushiman ydinonnettomuuden vuoksi japanilaiset leikkasivat avaruusohjelman rahoitusta ja kuulaskeutuja oli eräs ensimmäisistä peruutetuista hankkeista."

Olimme tämän jälkeen jo jäädyttämässä koko projektia, kun sitten Nasan planeettalennoista vastaava keskus Jet Propulsion Laboratory ehdotti tehtäväksi lentoa, jonka päähyötykuormana olisi tämä meidän seismometrimme. Tunsimme hyvin sikäläisiä tutkijoita, ja he olivat laskeneet, että oman amerikkalaisen seismometrin tekeminen maksaisi paljon ja siihen menisi aikaa, joten he ehdottivat käytettäväksi meidän laitettamme. Vuonna 2011 Nasa päätti sitten antaa rahaa kolmelle uudelle tutkimuslennolle, ja tämä oli yksi valituista. Meille tämä oli erinomainen yhteistyö, sillä heillä ei ole seismometriä, mutta he tietävät miten mennä Marsiin ja meillä on seismometri, mutta ei lentoa Marsiin."

Laskeutuja rakenteilla Denverissä Lockheed Martin -yhtiössä.


Hankkeen nimi on siis InSight, eli Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport. Suomeksi tämä on jotakuinkin Eli "sisäsoien tutkiminen käyttäen seismometriä, geodesiaa ja lämpökuljetusta". Samalla nimi tarkoittaa lyhyesti "katso sisälle".

Geodesia tässä tarkoittaa sitä, että laskeutujan paikkaa seurataan erittäin tarkasti ja siinä tapahtuvan mahdolliset liikkeet kertovat siitä, että mahdollisesti Marsissakin on jonkinlaisia mannerlaattoja, jotka liikkuvat. Nykytiedon mukaan laattoja ei ole, mutta tästä kohta lisää.

Lämpökuljetus puolestaan tulee siitä, että kyydissä on saksalaisten tekemä laite, joka pystyy mittaamaan sitä, miten lämpö kulkee pinnan alla noin viiden metrin syvyydellä. Siitä voi päätellä paljon mm. siitä, onko pinnan alla jäätä. Laite on itse asiassa pieni puikula, joka nakuttaa itsensä vähä vähältä alemmas pinnan alle ja lähettää siihen kiinnitettyä piuhaa pitkin mittaustietoja.

Ja päätutkimuslaite on siis tämä ranskalaisten tekemä seismometri, joka on itse sasiassa kolmesta seismometristä - yksi joka suuntaan - koostuva instrumenttipaketti. Se on 22 cm halkaisijaltaan olevan puolipallon muotoisen tyhjiökammion sisällä ja se on toisen puolipallon sisällä. Näin Marsin tuulet eivät pääse nyt sitä heiluttelemaan. Ja jotta se saisi mahdollisimman hyvin signaalinsa pinnalta, nostetaan se laskeutujan robottikäsivarrella makaamaan maahan laskeutujan viereen.

Piirros näyttää seismometrin ja sen tuulisuojan. WTS, eli wind and thermal shield suojaa sisällään olevaa SEIS-laitteistoa. Kuva: IPGP/David Ducros


"Laskeutuja avaa aurinkopaneelinsa heti laskeutumisensa jälkeen, jos siis kaikki sujuu suunnitellusti ja laskeudumme Marsiin 26. marraskuuta. 28. marraskuuta alkaen 10. joulukuuta saakka otamme runsaasti kuvia laskeutujan luota ja päätämme niiden perusteella paikan, mihin laskemme seismometrin.

"Paikan pitää olla mahdollisimman tasainen, eikä siinä saa olla liian suuria kiviä. Sen jälkeen robottikäsivarsi ottaa kiinni seismometristä ja nostaa sen alas pinnalle sopivaan aikaan. Oletamme, että tämä tapahtuu 4. tammikuuta mennessä, koska nykyisen suunnitelman mukaan silloin aloitetaan saksalaisen mittalaitteen asentaminen."

"Tammikuun lopusta alkaen aloitamme kummankin mittalaitteen käyttämisen, ja koska lämpövuomittalaite porautuu alaspäin pienten iskujen avulla, pystymme kuuntelemaan seismometrillä näitä iskuja, joiden aika ja voimakkuus tunnetaan hyvin. Näin pystymme alustavasti kalibroimaan laitettamme. Ja aina kun naapurimme ei metelöi nakutuksillaan, kuuntelemme Marsia – mikä on tietysti suurin osa ajasta. Laitteen kalibrointi ja käyttöönotto jatkuu maaliskuun loppuun saakka, jolloin suuri osa tiimistämme on Kaliforniassa, mutta sen jälkeen tulemme kotiin ja jatkamme työtä täällä."

"Kyse ei ole ainostaan siitä, että saamme tietoja seismometriltä ja jaamme tietoja eteenpäin, vaan myös siitä, että yhdistämme näitä tietoja muihin luotaimen tekemiin havaintoihin – ennen kaikkea säätietoihin, koska lämpötilan ja paineen vaihtelulla, kuten magneettikentällä, saattaa olla vaikutusta seismometrin mittauksiin. Havaintojen käsitteluystä tekee hieman haastavan työn se, ettemme tiedä ihan täsmälleen mitä tulemme havaitsemaan."

"Tilanne on vähän sama kuin Kuun tapauksessa ennen kuin seismometrit vietiin sinne. Sieltä havaittiin paljon signaaleita, jotka olivat tietysti erilaisia kuin Maassa. Osin näiden perusteella on tehty paljon mallinnuksia siitä, millaisia ovat Marsin järistykset, ja teoreettisesti suurimmat voisivat olla luokkaa 4,5 - 5 magnitudia. Näitä parin vuoden aikana voisi olla muutamia, mutta voi olla kymmeniäkin, laskelmasta riippuen. Pienempien määrää on vaikea edes arvioida, koska periaatteessa laite on niin herkkä, että se havaitsee myös meteorien törmöykset Marsin pintaan planeetan toiselta puolelta. Kuten Maassa, tulee sielläkin varmasti ensin niin sanottu P-aalto ja sitten S-aalto, joista voidaan laskea tärinän etäisyys arviolta 10% tarkkuudella. Koska seismometri mittaa tärinöitä kolmessa suunnassa, voidaan tärähdyksen tulosuuntakin saada selville varsin hyvin. Kun kyseessä on voimakas järähdys, voi seismometri havaita varmaankin ensin suoran signaalin, sitten toiselta puolelta Marsin ytimen ympäri tulleen aallon, ja lopulta sigaalin sen kuljettua kerran planeetan ympäri. Marsin tapauksessa tähän kuluu hieman alle kaksi tuntia."

"Mitä tulee järistysten alkuperään, niin todennäköisesti pääosa niistä tulee lämpöliikkeestä: päivällä Marsin pinta lämpenee ja yöllä viilenee, ja koska kaasukehä on ohut, ovat lämpötilaerot suuria. Päivällä voi olla kymmenen astetta ja yöllä -150 astetta. Toinen järistyksiä aiheuttava tekijä on Phobos-kuun aikaansaamat vuorovesivoimat, ja lisäksi oletamme, että Marsin sydän on kuumaa metallia ja sieltä saattaa nousta laavaa ylemmäs, niin sen liikkeet saattavat myös saada aikaan järistyksiä. Ja sitten ovat meteoriitit: koska seismometri pystyy havaitsemaan niiden törmöyksiä, voidaan nyt ensimmäistä kertaa laskea paljonko Marsiin törmää kappaleita."

"Lisäksi voimme tehdä oheismittauksia kaasukehästä. Tiedetään, että Marsissa on pölypyörteitä, Dusts Devils, kuten niitä kutsutaan, ja pystymme todennäköisesti havaitsemaan niitä, kun ne menevät ohitse. Voimme siis varmaankin tehdä seismometrillä myös mittauksia, jotka kiinnostavan Marsin kaasukehän ja säätilan tutkijoita. Voi myös olla, ettei niitä tule lainkaan laskeutujan luokse - emme tiedä!"

Philippe Laudet, SEIS-seismometrin projektipäällikkö Ranskan kansallisessa avaruustutkimuskeskuksessa CNESissä. Kuva: CNES / D. Jamet

Massiivinen myrsky jatkuu Marsissa – luotain kiertoradalta lähetti paljon kertovan kuvan

Ke, 07/04/2018 - 20:04 Jari Mäkinen
Mars kuvattuna kiertoradalta 2. heinäkuuta

Toukokuussa alkanut suuri pölymyrsky jatkuu Marsissa. Kuten yllä oleva Mars Express -luotaimen ottama kuva näyttää, on sumumainen verho peittänyt lähes koko planeetan.

Myrskyt eivät ole harvinaisia Marsissa, mutta näin sakeaa pölymyrskyä ei ole nähty aikoihin. Laajemmat myrskyt nousevat yleensä Marsin eteläisen pallonpuolen kesän aikaan ja kestävät muutaman viikon ajan. Noin kerran kolmessa Marsin vuodessa, niin noin kerran viidessä ja puolessa Maan vuodessa, myrskyt ovat hieman voimakkaampia ja saattavat kattaa koko planeetan.

Tuulen voimakkuus pinnalla ei ole kovin suuri, koska Marsin kaasukehä on pinnalla vain noin sadasosa maapallon ilmakehän tiheydestä, eikä tuulen nopeuskaan ylitä sataa kilometriä tunnissa. Eli maanpäällisten pyörremyrskyjen äreyteen eivät Marsin myrskyt pääse. Silti ne nostavat ilmaan paljon pölyä, joka muuttaa Marsin ilmeen totaalisesti.

Tästä hyvä esimerkki on Euroopan avaruusjärjestön Mars Express -luotaimen laajakulmaisen visuaalisen tarkkailukameran 2. heinäkuuta ottama kuva. Siinä ainoastaan suurimmat pinnanmuodot ja korkea Olympus Mons -tulivuori erottuvat punertavan pölymössön keskeltä.

Tämä myrsky alkoi toukokuun 30. päivänä ja 20. kesäkuuta se oli laajentunut koko planeetan kattavaksi. Sen jälkeen hiipumista ei juuri ole ollut havaittavissa, vaan myllerrys vain jatkuu.

Tämä on ikävä asia Marsissa olevan Opportunity -kulkijan kannalta. Se vaipui 12. kesäkuuta horrokseen, koska aurinkopaneelit eivät enää tuottaneet tiheän pölyn vuoksi riittävästi sähkövirtaa. Kulkija asettui virransäästötilaan, missä se sulki kaikki toimintansa – mukaan luettuna yhteydenpidon Maahan – ja vain sen sisäinen herätyskello on toiminnassa. Se tarkistaa välillä ovatko paneelit tuottaneet sähköä ja varanneet akkuja, ja jos eivät, niin se jatkaa unessa.

Kun (tai jos) sähköä tulee normaalisti, se käynnistää kulkijan tärkeimmät toiminnat ja muun muassa lähettää viestin planeettaa kiertäville luotaimille, jotka välittävät sen Maahan. Sen jälkeen kulkijaa voidaan herättää uudelleen käyttöön sen mukaan, kuinka paljon sähköä on tarjolla.

Ongelmana on kuitenkin se, että jos Opportunity on pitkään ilman sähköä, se ei voi lämmittää tärkeimpiä osiaan, jolloin kylmyys saattaa rikkoa sen osia. Mitä pitempään tilanne jatkuu, sitä suuremmaksi tulee tällaisten vikojen todennäköisyys.

Nyt kulkija on siis ollut hiljaa jo yli kaksi viikkoa. Sen mahdollista signaalia kuunnellaan koko ajan, mutta kun myrsky jatkuu koko ajan, ovat toiveet sen saamisesta ihan lähiaikoina varsin pienet.

Opportunityn virtatilanne kaaviona

Kuva näyttää selvästi, miten Opportunityn aurinkopaneelien sähköntuotanto ja kaasukehän läpinäkyvyys korreloivat: kun Auringon valo ei enää päässyt kunnolla pölyn läpi, sähköntuotanto romahti.


Toisen Marsin pinnalla olevan kulkijan, Curiosityn, virtatilanteeseen ei pölyllä ole vaikutusta, koska se saa sähkönsä ydinparistosta. Se onkin voinut ottaa alla olevan näyttävän "selfien". Useammasta kuvasta koostettu kuva näyttää kulkijan keskellä ja sen ympärillä olevan maiseman pallomaisesti. Taivas on selvästi tummanpunainen.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/MSSS/Kevin M. Gill

Kuuntele kirjoittajan tekemä tuoreista Mars-asioista kertova Tiedeykkönen YLE Areenassa!

Kääpiöplaneetta Cereksen kirkkaat pisteet näkyvät nyt huipputarkasti

Ke, 07/04/2018 - 15:59 Jarmo Korteniemi

Asteroidivyöhykkeen suurinta kappaletta kiertävä avaruusluotain Dawnin rataa laskettiin kymmenesosaan entisestä. Laitteella otetaan nyt ennennäkemättömän tarkkoja ja kauniitakin kuvia, jotka auttavat kääpiöplaneetan kehityshistorian selvittämisessä.

Kääpiöplaneetta Cerestä tutkiva Dawn-luotain kiertää nyt lähempänä kohdettaan kuin koskaan aiemmin. Viimeisiä hetkiään toimiva luotain saadaan näin paljastamaan entistä tarkempia yksityiskohtia pinnasta.

Cereksen kenties mielikuvitusta kutkuttavin salaisuus on sen kirkkaat pisteet. Kirkkaan ja tumman materian suhteet paljastuvat nyt paljon aiempaa tarkemmin. Parin vuoden takainen uutisemme ettei niistä enää saataisi tarkempia kuvia oli ennenaikaista pessimismiä. Onneksi.

Otsikkokuvassa erottuu noin parin kilometrin pituinen pöytävuori eli mesa. Vaikuttaa siltä, että sen päällä oleva vaalea aines suojaa alla olevaa tummempaa materiaa rinteen eroosiolta. Rinne viettää nuolen suuntaan.

Mesa on vain pieni yksityiskohta 92-kilometrisen Occator-kraatterin keskellä olevan kirkkaan Cerealia Facula -alueeen reunalla. Rakennetta on kaavailtu esimerkiksi jonkinlaiseksi jäätulivuoreksi, josta puskee pinnalle mineraalirikasta vettä. Kirkaan materian arvellaan olevan enintään muutamia miljoonia vuosia vanhaa, todennäköisesti paljon nuorempaa.

Alla näkyvässä kuvassa taas erottuu uomia tumman materian pinnalla. Maassa ne olisivat varsin tyypillisiä laavavirtojen piirteitä, mutta Cereksen tapauksessa kyse lienee pinnalla laavan lailla hetken virranneen veden aiheuttamista piirteistä. Tämä kuva on otettu idempää Occatorin sisältä, jossa sijaitsee toinen kirkkaiden läiskien alue, nimeltään Vinalia Faculae.

Dawnin laitteiden avulla on jo aiemmin saatu selville, että kirkkaiden pisteiden aines on pääosin soodaa eli natriumkarbonaattia (Na2CO3). Ainetta tunnetaan lähinnä vain Cereksestä ja Maasta, mutta sitä epäillään olevan myös Marsissa. Sooda on tyypillinen evaporiitti, jota esiintyy joko kokonaan tai osittain haihtuvien suolajärvien pohjilla.

Nämä ja tulevat kuvat auttavat selvittämään kirkkaiden pisteiden jäljellä olevia saloja. Tutkijoita pohdituttaa etenkin se, kuinka ja mistä sooda oikein päätyi pinnalle. Luultavasti kyse on suolaisesta ja mineraalirikkaasta vedestä, joka on pursunnut pinnalle halkeamia pitkin. Pinnalla vesi on jäätynyt ja sublimoitunut pois, mutta sooda on jäänyt evaporiittina jäljelle. Hämärän peitossa on yhä mahtaako suolaliuos olla peräisin suhteellisen läheltä pintaa (vaikkapa kraatterin sisäisestä "säiliöstä") vai jostain syvemmältä. Kirkkaita pisteitä on löytynyt lukuiisia ympäri Cerestä.

"Näiden mahtavien kuvien saaminen on ollut yksi suurimmista haasteista Dawnin matkalla, ja tulokset ovat parempia kuin osasimme kuvitellakaan. Dawn on kuin mestaritaiteilija, joka lisää mehukkaita yksityiskohtia maalaamaansa intiimiin Ceres-portrettiin", hehkuttaa Dawnin projektijohtaja Marc Rayman.

Tietoa saadaan paitsi kameran ottamien kauniiden kuvien kautta, myös Dawnin muiden laitteiden avulla. Pinnan koostumukseen päästään käsiksi esimerkiksi pinnalta tulevia gammasäteitä ja neutroneita havaitsemalla sekä pinnan spektriä mittaamalla. Luotaimen matala kiertorata kertoo myös aiempaa tarkemmin painovoimavaihteluista ympäri kääpiöplaneettaa, mikä mahdollistaa sen pinnanalaisten rakenteiden selvittämisen.

Ensimmäiset Dawn-luotaimen kuvat Cereksestä näyttivät yksittäisen, häikäisevän kirkkaan ja mielikuvitusta kiehtovan pisteen. Myöhemmin niistä erottui yksityiskohtia ja materian laatukin selvisi. Lienee varsin sopivaa, että viimeisenä tekonaan luotain tarjoaa suuren määrän uusia tietoja, jotka auttavat juuri kirkkaiden pisteiden alkuperän selvittämisessä.

Dawn saatiin kesäkuussa uudelle radalle, joka kiertää erittäin lähellä Cerestä. Vain 35 kilometrin korkeudella kiertävä luotain pystyy nyt näkemään yksityiskohdat paljon aiempaa tarkemmin. Ensimmäiset vuodet se kiersi kääpiöplaneettaa yli kymmenen kertaa korkeammalla, 385 kilometrissä.

Tutkimusten odotetaan jatkuvan kunnes laitteen polttoaine alkaa olla lopussa joskus vuoden 2018 loppupuolella. Tuolloin luotain aiotaan nostaa viimeisillä höyryillä riittävän korkealle ettei se putoa ja saastuta Cereksen pintaa.

Ceres on Aurinkokunnan sisäosien ainoa kääpiöplaneetta, ja kiertää Aurinkoa 2,5 - 2,9 AU:n etäisyydellä asteroidivyöhykkeellä. Cereksen massan arvellaan olevan noin kolmannes vyöhykkeen kokonaismassasta. Se on noin neljä kertaa massiivisempi kuin seudun seuraavaksi suurin kappale, 4Vesta, mutta vain runsaan prosentin Kuusta.

Lähde: JPL:n uutinen ja Dawnin kuvagalleria

Kuvat: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Video: Raketti tienristeyksessä

Jos Los Angelesin lentoaseman eteläpuolella ajelee Hawthorne -nimisessä paikassa, saattaa siellä törmätä yllätykseen: risteyksessä olevaanb kantorakettiin. Se ei tosin ole ajoradalla, vaan turvallisesti SpaceX -yhtiön pääkohttorin pihalla.

SpaceX on vallannut vähitellen varsin suuren osan Hawthornen paikallisen lentokentän vierellä olevista rakennuksista. Siellä sijaitsee nyt yhtiön päämaja sekä sen ympärillä on koko joukko kiinnostavan näköisiä rakennuksia, joissa on mielenkiintoa herättäviä tekstejä: esimerkiksi Dragon processing facility ja niin edelleen.

Dragon on yhtiön avaruusalus, jonka miehittämättömät versiot kuljettavat nyt rahtia avaruusasemalle ja tuovat sieltä takaisin Maahankin tavaraa, ja jonka uusi miehitetty versio tekee pian ensilentonsa.

Eniten huomiota herättää kuitenkin päärakennuksen edessä kaikkien ihailtavana oleva Falcon 9 -kantoraketin ensimmäinen vaihe. Kyseessä on aivan ensimmäinen onnistuneesti takaisin palannut rakettivaihe, joka teki ensimmäisen (ja ainoan) lentonsa joulukuussa 2015. Tätä vaihetta tutkittiin tarkasti lennon jälkeen ja sen avulla tekniikkaa kehitettiin eteenpäin, mutta uuden lennon sijaan se päätyi näyttelyesineeksi. Yhtiö ihan syystäkin haluaa muistella sen avulla saavutustaan, joka on merkkipaalu avaruuslentojen historiassa.

Tarkalleen ottaen kyseessä on rakettivaihe numero B1019 ja ensimmäinen ns. Full Thurst -version Falcon 9:n ensimmäinen vaihe. Tässä versiossa käytetään mm. tavallista kylmempiä ajoaineita, koska kylmemmät ja siten tiheämmät kerosiini sekä nestehappi ovat tilavuutta kohden energeettisempiä. Siinä oli myös ensimmäiset suurempitehoiset Merlin-rakettimoottorit. Raketin rakennetta, ohjaimia ja laskeutumisjalkoja oli myös paranneltu.

Kuormana tällä 22. joulukuuta 2015 olleella lennolla oli 11 kappaletta Orbcomm-yhtiön satelliitteja. Sen jälkeen, kun ensimmäinen vaihe oli tehnyt tehtävänsä, se kääntyi takaisin ja laskeutui Cape Canaveralissa laukaisupaikan lähellä olevalle laskeutumisalueelle, joka tunnetaan nimellä LZ-1, eli Landing Zone 1.

Raketti on siis kaikkien nähtävissä ja ihailtavissa Hawthornessa Crenshaw Boulevardin ja Jack Northrop Avenuen risteyksessä SpaceX:n pääkonttorin edessä. Pääkonttorille ei sen sijaan mennä noin vain sisälle, eikä siellä oteta kuvia, mutta siellä on esillä paljon muuta yhtiön historiaa alkaen ensimmäisestä takaisin avaruudesta palanneesta Dragon-aluksesta. Sen osoite on asianmukaisesti 1 Rocket Road.

SpaceX:n pääkonttorin piha

Jos olet Mansessa, älä pelästy: Pyhäjärvellä on miehittämätön vene koeajossa (ja sitä pääsee katsomaan)

Ti, 07/03/2018 - 14:55 Toimitus
Tampereen miehittämätön vene

Tampereen teknillinen yliopisto ja Alamarin-Jet Oy koeajavat miehittämätöntä pinta-alusta Pyhäjärven Tampereen puoleisessa päässä tällä viikolla Ratinan suvannon ja Viikinsaaren välisellä reitillä. Koeajoja pääsee myös seuraamaan tästä tiistaista alkaen perjantaihin kello 10–14 Ratinan suvannon etelärannalla Laukonsillan tuntumassa sijaitsevalla maa-asemalla.

Tampereen teknillisen yliopiston Mekatroniikan tutkimusryhmä ja Alamarin-Jet Oy ovat yhteistyössä kehittäneet ja rakentaneet tutkimusympäristön miehittämättömien pinta-alusten tutkimukseen.

Tutkimusympäristö koostuu miehittömästä veneestä (virallisesti sanottuna USV, eli Unmanned Surface Vehicle) ja maa-asemasta (SCC – Shore Control Station) sekä näitä yhdistävästä radiolinkistä. Tutkimusympäristöön voidaan liittää myös miehittämättömiä ilma-aluksia (UAV – Unmanned Aerial Vehicle) sekä miehittämättömiä vedenalaisia aluksia (AUV – Autonomous Underwater Vehicle). Tutkimusympäristö soveltuu sekä sisävesi- ja saaristoliikenteen nopeiden miehittämättömien pinta-alusten tutkimukseen että autonomisten järjestelmien yhteistoiminnan tutkimukseen.

Heinäkuun alun koeajot liittyvät Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiön rahoittamaan aColor-hankkeeseen, jossa tutkitaan miehittämättömien järjestelmien yhteistoimintaa vaativissa saaristo- ja sisävesiolosuhteissa.

Koeajoissa keskitytään miehittämättömän aluksen perustoiminnallisuuksiin, kuten esimerkiksi reitin seurantakykyyn ja ympäristön havainnointikykyyn. Lisäksi tutkitaan maa-aseman ja miehittämättömän veneen välisen radiolinkin toimintaa sekä siihen liittyvien suunta-antennien seurantakykyä. Hankkeeseen osallistuvat myös TTY:n Multimedia Research Group signaalinkäsittelyn laboratoriosta ja Langaton tietoliikenne ja paikannus -tutkimusryhmä elektroniikan ja tietoliikennetekniikan laboratoriosta sekä Tampereen ammattikorkeakoulu.

Koeajot tehdään muun liikenteen ehdoilla ja aluksessa on koko ajan päällikkö ja miehistö.

TTY:n kone- ja tuotantotekniikan laboratorion Mekatroniikan tutkimusryhmä on eräs TTY:n suurimmista tutkimusryhmistä. Yksi ryhmän keskeisimpiä tutkimusalueita on miehittämättömät järjestelmät ilmassa sekä veden alla ja päällä, mutta ryhmä tutkii monenlaisia vempeleitä aina lentotekniikkaan ja luotettavuustekniikkaan asti. Mekatroniikan tutkimusryhmän johtajana toimii professori Kari T. Koskinen.

Alamarin-Jet Oy on puolestaan kokenut veneiden vesisuihkupropulsiolaitteiden valmistaja ja markkinajohtaja maailmassa teholuokaltaan alle 550 kW olevissa propulsiolaitteissa.

*

Juttu on TTY:n tiedote käytännössä suoraan kopioituna.