Skip to header Skip to main navigation Hyppää pääsisältöön Skip to footer

Main navigation

  • Etusivu
  • Aihealueet
    • Avaruus
    • Tiede
    • Tekniikka
    • Luonto ja ympäristö
    • Terveys ja lääketiede
    • Ihmiset
    • Taide
    • Paikkoja
    • Arvioita
  • Videot ja podcastit
  • Uusimmat jutut listana
  • Jutturuletti
  • Tiedekiinnostavuuskartta
Tiedetuubi

Venuksessa virtaa sula laava

Markus Hotakainen

Naapuriplaneettamme Venus on ollut hyvin tuliperäinen maailma. Sen pinnasta noin 80 prosenttia on vain joidenkin satojen miljoonien vuosien ikäisten laavakenttien peitossa ja ympäri planeettaa on satoja sammuneita tulivuoria. Tutkijoita on askarruttanut jo pitkään, onko Venuksessa edelleen vulkanismia. Nyt näyttää siltä, että vastaus on kyllä.

Venuksen pinnan tutkiminen on hankalaa, sillä planeettaa verhoaa paksu ja pysyvä pilviverho. Tutkan avulla on kuitenkin mahdollista kartoittaa maastonmuotoja ja infrapunasäteilyn aallonpituuksilla saadaan tietoa pinnan lämpötilasta.

Jo vuonna 2010 havaittiin Euroopan avaruusjärjestön Venus Express -luotaimen avulla, että kolmen vulkaanisen muodostelman alueella infrapunasäteily oli hieman ympäröiviä seutuja voimakkaampaa. Sen tulkittiin tarkoittavan, että alueiden laavavirrat ovat melko nuoria, kenties alle 2,5 miljoonan vuoden ikäisiä.   

Kaksi vuotta myöhemmin julkaistiin tieto, että vuosina 2006–2007 kaasukehän yläosien rikkidioksidipitoisuus kasvoi selvästi ja väheni sitten hitaasti seuraavien vuosien aikana. Se puolestaan saattoi olla merkki tulivuoritoiminnasta, joka vapautti rikkidioksidia Venuksen kaasukehään. 

Nyt ESAn luotaimen välittämistä tiedoista on laadittu karttoja eri alueiden lämpösäteilystä ja niissä näkyy selviä muutoksia jopa muutaman päivän kuluessa. Havainnot on tehty Venus Expressin VMC-kameralla (Venus Monitoring Camera).

 

 

"Olemme löytäneet useita tapauksia, joissa pinnalla oleva alue äkkiä kuumenee ja jäähtyy sitten taas", toteaa tutkimusryhmää johtanut Eugene Shalygin. Tarkkaillut alueet ovat Ganiki Chasmassa sijaitsevien kuoren halkeamien kohdalla, joten on mahdollista, että lämpötilan nousu on ollut seurausta tuoreista laavapurkauksista. Lähistöltä löytyvät myös esimerkiksi Ozza ja Maat Monsin tulivuoret.

Venuksen pilviverhon takia luotaimen havaintolaitteen tarkkuus ei riitä sadan kilometrin läpimittaista aluetta pienempien yksityiskohtien erottamiseen, mutta tutkijat arvelevat, että tavanomaista voimakkaampi infrapunasäteily on lähtöisin paljon pienemmästä kohteesta. 

 

 

Yllä olevassa kuvasarjassa keskimmäisessä ruudussa erottuvan punaisen ”kuuman pisteen” säteily tulee laskelmien mukaan ainoastaan noin neliökilometrin kokoiselta alueelta. Sen kohdalla lämpötila on ollut korkeimmillaan 830 celsiusastetta, kun se on Venuksen pinnalla keskimäärin 480 astetta. 

"Näyttää siltä, että voimme lopultakin laskea Venuksen vulkaanisesti aktiivisten Aurinkokunnan kappaleiden pieneen joukkoon", päättää Håkan Svedhem, Venus Express -luotainprojektin tutkija.

Venuksen vulkanismista kerrottiin ESAn tiedotteessa ja tutkimus on julkaistu Geophysical Research Letters -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: ESA/AOES Medialab (maisemakuva), E. Shalygin et al ja E. Marcq et al

Oikutellut aurinkopurjesatelliitti syöksyi Maahan

Jari Mäkinen

Kaksi kertaa pahaenteisesti hiljentynyt, mutta kosmisen kuoleman kourista taas henkiin herännyt pieni, kokeellinen aurinkopurjesatelliitti on nyt lopullisesti sammunut. Se putosi suunnitellusti Maan ilmakehään jo viime sunnuntaina illalla noin kello 20:23 Suomen aikaa. 

Putoaminen tapahtui Atlantin valtameren päällä Etelä-Amerikan ja Afrikan välissä. Aivan tarkkaa aikaa ja paikkaa ei tiedetä, koska tätä pientä satelliittia ei ole seurattu yhtä hyvin kuin suurempia satelliitteja. Tapauksesta tiedotettiin toissapäivänä.

Amerikkalaisen avaruusharrastajien järjestön Planetary Societyn rakentama satelliitti laukaistiin avaruuteen yhdessä Yhdysvaltain kokeellisen minisukkulan kanssa 20. toukokuuta ja se onnistui onnenkantamoisten jälkeen avaamaan ohuesta muovikalvosta tehdyn aurinkopurjeensa kesäkuun 7. päivänä. Näin ollen lennon kesto oli 25 vuorokautta, mikä oli varsin tarkasti ennakkoon arvioitu aika; matalalla kiertoradalla olevat kappaleet putoavat nopeasti alas ilmakehän yläosien ohuen kaasun hidastamina, ellei niitä pidetä rakettimoottorin avulla radallaan.

Lennon tärkein tehtävä oli juuri purjeen avaaminen, sillä samanlaista periaatetta käytetään toisessa, suuremmassa satelliitissa, joka on tarkoitus laukaista avaruuteen ensi vuonna. Sen tehtävänä on varsinaisesti käyttää purjetta aurinkotuulen avulla liikkumiseen.

Pieni satelliitti osoitti temperamenttiaan myös aurinkopurjeen avaamisen jälkeen. Sen jälkeen, kun satelliitin yhdellä puolella olevilla kameroilla oli saatu kuvia avoimesta purjeesta, ei toiselta puolelta enää kuvia saatu lainkaan, koska LightSail lopetti reagoimasta lennonjohdon käskyihin. Sen radiolähetin alkoi lähettää tietoa sisältämätöntä omituista, jatkuvaa signaalia, ja sitä huutaen satelliitti syöksyi Maan ilmakehään sekä tuhoutui siinä ilman kitkakuumennuksessa.

Näin pienestä ja kevyestä satelliitista ei jäänyt jäljelle muuta kuin kuumuudessa syntynyttä palokaasua.

Eksoplaneettapienokainen mitattiin ja punnittiin

Markus Hotakainen

Muita tähtiä kiertäviä eksoplaneettoja tunnetaan varmuudella jo melkein 2 000 ja varmistamattomia havaintoja on yli 3 500. Suurin osa planeetoista on löytynyt niiden kulkiessa tähtensä editse ja himmentäessä aavistuksen verran tähden valoa. Tähän perustuu esimerkiksi Kepler-avaruusteleskoopin toiminta.

Eksoplaneettojen ominaisuuksien selvittäminen onkin paljon hankalampaa. Nyt on kuitenkin onnistuttu ensimmäisen kerran määrittämään Maata pienemmälle eksolle sekä koko että massa. Kepler-138b-planeetan läpimitta on uusien tulosten mukaan jokseenkin sama kuin Marsin ja massa hieman sitä pienempi.  

Kepler-138 on punainen kääpiötähti, jonka etäisyys Aurinkokunnasta on noin 200 valovuotta. Siltä on löydetty kolme planeettaa, jotka kaikki näyttävät Maasta katsottuna kulkevan aika ajoin tähden editse. Mittaamalla tähden valon himmeneminen tällaisen ylikulun aikana saadaan selville planeettojen koot.

Niiden punnitseminen onnistuu niin ikään ylikulkuja tarkkailemalla. Planeetat vaikuttavat vetovoimillaan toistensa liikkeisiin, joten ylikulkujen säännönmukaisuudessa on pieniä heittoja. Kepler-avaruusteleskoopin havainnoista saatiin ajoitettua ylikulut niin tarkasti, että niiden perusteella pystyttiin laskemaan myös kolmannen planeetan massa.

Kolmesta planeetasta pienin eli Kepler-138b on selvästi Maata kevyempi ja pienempi. Sen massa on alle kymmenesosa Maan massasta ja läpimitta noin 6 600 kilometriä, kun Marsin läpimitta on hieman alle 6 800 kilometriä. 

Kaksi muuta planeettaa ovat läpimitaltaan noin puolitoista kertaisia Maahan verrattuna. Kepler-138d on massaltaan Maan luokkaa, Kepler-138c noin neljä kertaa massiivisempi. 

Kahden isomman planeetan läpimitat ja massat on määritetty jo aiemmin, mutta niitäkin saatiin nyt tarkennettua. Kaikki kolme planeettaa kiertävät tähteään lähempänä kuin Merkurius Aurinkoa. Ne ovat siten kuumia maailmoja, joiden pinnalla olosuhteet ovat liian ankarat elämälle.

Eksoplaneettatutkimuksesta kerrottiin Pennsylvania State Universityn ja NASAn uutissivuilla, ja se julkaistaan tänään Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA

 

Komeettalaskeutuja Philae on jälleen vaiti - tuoreimmat uutiset lennonjohdosta

Jari Mäkinen

Komeetta Churyumov-Gerasimenkon pinnalla oleva Philae-laskeutuja oli seitsenkuukautisen odotuksen jälkeen yhteydessä komeettaa kiertävään Rosetta-luotaimeen viime lauantaina illalla. Sen jälkeen yhteys laskeutujaan on ollut vain kerran, hyvin lyhyesti sunnuntaina 14.6. illalla, mutta sen jälkeen siitä ei ole kuultu mitään.

Tämä ei kuitenkaan ole huolestuttavaa, sanoo tänään aamulla Pariisin ilmailunäyttelyssä esiintynyt Rosetta-lennon varalennonjohtaja Elsa Montagon.

"Seuraava mahdollisuus on tänään puolelta päivin, mutta vaikka silloinkaan emme saisi yhteyttä, ei tilanne ole vakava. RF-yhteys lauantaina oli hyvä ja vakaa, ja kolme lyhyttä yhteyttä sunnuntaina riittivät näyttämään, että laskeutuja on hyvässä kunnossa."

Syynä yhteyden puuttumiseen on se, että Rosetta oli ohjelmoitu tekemään tutkimuksia, joissa sen asento oli hyvin hankala yhteydenpitoon; nykyisellä radallaan Rosetta voi olla yhteydessä Philaeen vain kaksi kertaa vuorokaudessa.

Nyt maanantaina 15.6. kaikki laskeutujan ja Rosettan toiminnoista vastaavat tahot, ESAn lisäksi Saksan DLR ja Ranskan CNES, hyväksyivät yksimielisesti suunnitelman muuttaa Rosettan suunniteltuja toimia siten, että se pystyy saamaan paremmin yhteyden Philaeen. Tärkein muutos on se, että luotain alkaa osoittaa suoraan komeetan ydintä kohden yhteysyritysten aikaan, jolloin mahdollisuus Philaen kuulemiseen on paras mahdollinen. Samalla luotaimen rataa aletaan muuttaa siten, että yhteys onnistuu paremmin. Rosettan tekemiä tutkimuksia säädetään sen mukaisesti.

Rosetta suoritti ensimmäisen ratamuutoksensa nyt keskiviikkona aamulla ja seuraava on vuorossa lauantaina. Lopulta Rosetta tulee radalle, jolla se on 180 kilometrin päässä komeetasta ja pystyy olemaan pitempiä aikoja kerrallaan yhteydessä laskeutujaan. Lähemmäksi tuleminen parantaa olennaisesti Philaen kuulemista, sillä kun signaali saatiin ensimmäisen kerran lauantaina, oli etäisyys 200 km ja toisen, sunnuntai-illan heikon yhteyden aikaan etäisyys oli kuusi kilometriä enemmän. Rosettan rata ennen keskiviikon ratamuutosta oli 224 x 235 km.

Lentoa pölypilvessä

Montagon kertoo, että komeetta on parhaillaan hyvin aktiivinen ja se haittaa koko ajan Rosetta-luotaimen tähtietsinten toimintaa. 

"Koska tämä on eräs hankalimmista asioista, mitä oletimme kohtaavamme lennon aikana, tätä simuloitiin aikanaan hyvin huolellisesti, ja nyt tähtietsinten ottamat kuvat vastaavat pitkälti simuloituja. Itse asiassa odotimme tällaista vasta myöhemmin, eli komeetta päästää tällä hetkellä ennakoitua enemmän kaasua ja pölyä ympärilleen."

Tämän vuoksi Rosetta ei voi lentää kovin paljoa lähemmäksi komeettaa, koska pöly saattaisi olla sille vaaraksi; suurin vaara on siinä, että luotain menettää suuntavaistonsa pölypilvessä.

Viime viikkojen aikana tehtyjen havaintojen perusteella kuitenkin pölytilanne on nyt sellainen, että suunnitellut ratamuutokset Philaen kuuntelemiseksi voidaan tehdä.

Laskeutuja valmis toimintaan

Saksan ilmailu- ja avaruushallinto DLR:ssä Philae-laskeutujan lennonjohdossa työskentelevä Barbara Cozzoni kertoo, että lauantain pitkässä ja sunnuntain kolmessa lyhyessä yhteydessä saatiin 300 kappaletta pakettia telemetriatietoja, ja kussakin oli 2 kilotavua tietoa laskeutujan lämmönhallintalaitteista, virrantuotannosta ja tietokonesysteemeistä. 

"Philae on näiden tietojen mukaan hyvässä kunnossa, sen tietokoneet toimivat, ohjelmistot ovat kunnossa, lämpötila laskeutujan sisällä on hyvä ja mikä tärkeintä, aurinkopaneelit tuottavat joka päivä virtaa. Se auttaa lataamaan akkuja ja kunhan saamme yhteyden vakaaksi sekä ennustettavaksi, niin pääsemme toimintaan."

Yhteysmahdollisuuksia on nyt yksi jokaisen komeetan vuorokauden (12,5 tuntia) aikana ja uusi Rosettan rata on suunniteltu siten, että yhteys kestää pitkään. Auringon valoa laskeutuja saa nyt kolmisen tuntia vuorokaudessa ja tilanne paranee koko ajan siten, että elokuussa päivä paistaa aurinkopaneeleihin kuutisen tuntia vuorokaudessa.

Jos kaikki sujuu nyt hyvin, saadaan Philae uudelleen kuuluviin parin vuorokauden sisällä ja sen jälkeen sen toimia voidaan alkaa käynnistämään. Ensinnä sen tila tarkistetaan ja yhteys Rosettaan tehdään mahdollisimman vakaaksi sekä ennustettavaksi. Sen jälkeen tutkimuslaitteita aletaan käynnistää siten, että "vähäriskiset" ovat vuorossa ensinnä ja sitten vasta esimerkiksi mekaanisia liikkumisia vaativat laitteet.

Ilmatieteen laitoksen SESAME/PP -mittalaite (joka mittaa pinnan vesipitoisuutta) on ensimmäinen laite, jolla tehdään mittauksia. Sen jälkeen seuraavat magneettikenttää ja plasmaa mittaava ROMAP sekä komeetan pinnan ominaisuuksia mittaava MUPUS.

Toisessa vaiheessa otetaan toimintaan radiotutkimuslaite CONCERT sekä CIVA-P -kamera, joka kuvaa panoraamaa laskeutujan ympärillä,  kuten myös ROLIS-kameralaitteisto, joka kuvaa laskeutujan alla olevaa maastoa hyvin tarkasti. Myös SESAME-laitteiston akustinen tutka ja pölymittari otetaan käyttöön vasta toisessa vaiheessa.

Lopulta, kun ja jos kaikki on mennyt hyvin, ovat vuorossa heinä-elokuussa kiinnostavimmat ja samalla eniten energiaa kuluttavat mittaukset. Näitä ovat pinnan koostumusta tutkiva APXS ja näytteen poimiva sekä sitä analysoiva SD2.

Tosin on mahdollista, että näytettä voidaan analysoida jo aikaisemminkin – kiitos sen, että Philae pomppasi laskeuduttuaan nostaen pölypilven ilmaan ja osa sitä pölyä on saattanut päätyä minilaboratorion sisään. 

Onko Philae löytynyt?

Philaen hiljaisuuden aikana sitä on yritetty etsiä aktiivisesti Rosetta-luotaimen ottamista kuvista. CONCERT-radiomittausten avulla on saatu selville laskeutujan paikka karkeasti, mutta kuvien avulla olisi periaatteessa mahdollista nähdä millaisessa asennossa Philae on ja miten yhteydenpito siihen onnistuisi parhaiten. Laskeutujan itsensä lähettämissä kuvissa näkyy massiivinen seinämä, jonka luona Philae on, ja se saattaa estää yhteydenpidon siihen suuntaan.

Ympäristön tarkka tunteminen on myös tarpeen, mikäli laskeutujaa haluttaisiin koettaa myös siirtää tai pyörittää.

Yllä olevat kuvat ovat paras arvio laskeutumispaikasta. Kuvissa, jotka on otettu enne ja jälkeen laskeutumisen, näkyy selvästi Philaen muotoinen kappale ja sen ympäristö vastaa hieman laskeutujasta saatuja kuvia. Ongelmana on kuitenkin se, että Philae on kuvissa vain muutaman pikselin kokoinen ja nykyiseltä, noin 200 km:n etäisyydellä olevalta radalta, ei Rosetta saa enää edes näin tarkkoja kuvia.

Parasta olisi, jos Philae voisi lähettää itse pian lisää kuvia, joiden perusteella voitaisiin tunnistaa maastonmuotoja ympäristöstä ja yhdistää niitä Rosettan OSIRIS-kameran ottamiin tarkkoihin kuviin.

Orgaanista ainetta joka puolella!

Viimeisenä keskiviikkoaamun tilaisuudessa esiintynyt planetologi, Rosettan sekä Philaen kameralaitteistojen vastaava tutkija Jean-Pierre Bibling oli aivan innoissaan todeten, että parin viikon päästä ilmestyvässä Science-julkaisun erikoisnumerossa tulee olemaan todella kiinnostavia tietoja Philaen tekemistä mittauksista. Hänellä selvästi oli vaikeuksia pitää kaikkea jännää sisällään, joten hän heitteli esityksessään muutamia kiinnostavia pikkuasioita esiin yleistiedon lomassa.

Ensinnäkin hän oli erittäin tyytyväinen siihen, että Philae pomppasi laskeutuessaan, sillä pomppaus sinällään tuotti paljon uutta ja kiinnostavaa tietoa. "Philae suunniteltiin aikanaan hyppimään, mutta valitettavasti tämä ominaisuus jätettiin pois. Mutta se päättikin silti pomppia."

"Myös se, että Philae päätyi varjoisaan paikkaan, oli lopulta suuri onni, sillä muutoin lämpötila laskeutumispaikalla olisi noussut jo maaliskuussa niin korkealle, että Philae olisi sammunut."

Raja-arvo on kuulemma noin 40°C astetta, mitä suurempaa sisälämpötilaa laskeutuja ei pysty kestämään. Tosin nyt se on värjötellyt paljon suunniteltua kylmemmässä, noin -150°C:n pakkasessa, ja toimii silti.

"Nyt pääsemme tutkimaan komeettaa sen pinnalla perihelin aikaan, mikä on hienompaa kuin osasimme kuvitella. Tämä kaikki on nyt kuin unta, ja jos tämä on todellakin unta, niin en halua herätä!"

Huiminta Biblingin mukaan on kuitenkin se, että komeetan pinta näyttää olevan kauttaaltaan orgaanisia molekyylejä sisältävän aineen peittämää. Musta väri johtuu siitä ja sitä on joka puolella.

"Kuvat komeetasta ovat vaaleita siksi, että niitä on ylivalotettu yksityiskohtien saamiseksi näkyviin. Kirkkainkin kohta pinnalla on kolme kertaa tummempaa kuin tummin alue Kuun pinnalla."

"Komeetat eivät ole todellakaan sellaisia 'likaisia lumipalloja', joita oletimme niiden olevan, vaan ne ovat paljon monimuotoisempia. Näemme pinnalla paljon erilaisia muotoja ja mikä jännittävintä, kuvissa näkyvät kraatterit eivät ole syntyneet ulkoisten iskujen vuoksi, vaan ne ovat alueita, mistä komeetan sisältä purkautuu kaasua ja pölyä. Ja sitä tapahtuu koko ajan, jopa Philaen luona."

Mikäli Philae saadaan nyt uudelleen toimintaan, niin pian pääsemme paitsi katsomaan uusia, huimia kuvia komeetan pinnalta, niin myös todistamaan erästä merkittävintä asiaa avaruuslentojen historiassa: sen pinta-aineen analysointia paikan päällä.

Se saattaa kertoa paljon myös elämän synnystä ja siitä, miksi olemme itsekin tämän planeetan pinnalla. 

Alin kuva: Le Bourget'n Rosetta-tilaisuudessa esiintyivät (oikealta vasemmalle) professori Mark McCaughrean, Elsa Montagon, Barbara Cazzoni, Philippe Gaudon ja Jean-Pierre Bibling, joita avusti ESAn tiedeohjelman tiedottaja Markus Bauer.

Mustat aukot ovat kopiokoneita

Markus Hotakainen

Avaruuden kummajaisia, mustia aukkoja, on populaaristi pidetty ahnaina imureina, jotka kiskovat julmasti kitaansa kaiken lähelleen osuvan. Ja ikään kuin se ei vielä riittäisi, niiden pinnalla eli tapahtumahorisontissa, jonka tuolta puolen mikään ei enää pääse pakenemaan, on "tulimuuri", joka polttaa kaiken mustaan aukkoon joutuvan.

Ohion valtionyliopiston fysiikan professori Samir Mathur on jyrkästi eri mieltä. 

Jos Maa joutuisi riittävän ison mustan aukon lähistölle ja päätyisi sen sisään, emme välttämättä edes huomaisi sitä. Mathurin väite perustuu laskelmiin, joita hän on tehnyt tulimuuriteorian pohjalta.

2000-luvun alussa Mathur päätyi säieteorian perusteella siihen, että mustat aukot ovat kosmisten säikeiden muodostamia sykeröisiä palloja. Hänen "nukkapallo"-teoriansa avulla pystyttiin ratkomaan joitakin ristiriitaisuuksia, joita mustien aukkojen teoreettisessa tarkastelussa oli.

Sittemmin muut tutkijat totesivat Mathurin laskelmien johtavan siihen, että nukkapallon pinta on todellisuudessa polttava: se käräyttää olemattomiin kaiken, joka siihen koskee – jos nyt ylipäätään on mahdollista kuvitella tilannetta, jossa jokin koskettaa aika-avaruudessa olevaa matemaattista pintaa. 

Nyt Mathur on tutkijaryhmineen laajentanut omaa teoriaansa ja päätynyt tyystin toisenlaiseen tulokseen. Mustat aukot eivät olisikaan tuhoisia tappajia, vaan eräänlaisia kesyjä kopiokoneita. 

Uusien laskelmien mukaan kosketus mustan aukon "pintaan" tuottaa hologrammin, joka on lähes täydellinen kopio siitä, mikä pintaan kosketti. Ja kopio jatkaa alkuperäisen version olemassaoloa aivan kuin mitään ei olisi tapahtunut.

Oleellista on, että kopio on vain "lähes" täydellinen. Leonard Susskindin yli 20 vuotta sitten kehittämän komplementaarisuushypoteesin mukaan mustan aukon luoman hologrammin pitäisi olla täydellinen kopio. 

Matemaattisesti se ei kuitenkaan ole mahdollista. Mathur kollegoineen on kehittänyt komplementaarisuudesta muunnelman, jossa kopioiden oletetaan olevan hieman puutteellisia, pelkästään "lähes täydellisiä".

Tulimuuriteorian kannattajat eivät kuitenkaan tyydy vaillinaiseen ratkaisuun, vaan olettavat, että vähäinenkin poikkeama täydellisyydestä saa aikaan tuhoisan rajapinnan. 

Ristiriita on ilmeinen, mutta Mathur on mielestään ryhmänsä kanssa osoittanut, että komplementaarisuuden muunnelma on mahdollinen. Hänen mukaansa vastapuoli ei ole tehnyt omissa laskelmissaan virheitä, vaan kyse on alkuoletuksista. Kun ne ovat erilaiset, myös vastaukset poikkeavat toisistaan. Toisessa hyväksytään epätäydellisyys, toisessa ei.

Epätäydellisyys tulee vastaan muuallakin kosmologiassa. Stephen Hawkingin mukaan oma olemassaolommekin on seurausta maailmankaikkeuden epätäydellisyydestä alkuhetkillään. Jos alkuräjähdyksessä syntynyt aine ei olisi lähtenyt laajenemaan epätäydellisesti eli epätasaisesti eri suuntiin, gravitaatio ei olisi pystynyt kasaamaan siitä myöhemmin galakseja, tähtiä ja planeettoja.

Mustien aukkojen kohdalla pitäisi Mathurin mukaan myös hyväksyä epätäydellisyys. "Täydellistä mustaa aukkoa ei ole olemassakaan", Mathur sanoo. "Jokainen niistä on erilainen."

Epätäydellisyys liittyy informaatioparadoksiin, jonka mukaan tieto mustiin aukkoihin katoavan aineen ominaisuuksista ei voi kokonaan kadota tai kaikenlainen ennustettavuus olisi maailmankaikkeudessa mahdotonta ja historia häviäisi.

Mathurin mukaan jokainen musta aukko on erilainen, koska jokaiseen mustaan aukkoon on pudonnut enemmän tai vähemmän erilaista ainetta. Nukkapalloteorian perusteella aine ei putoa mustan aukon pinnan läpi, vaan sen pinnalle. Ja muuttuu hologrammiksi, lähes täydelliseksi kopioksi itsestään. 

Säieteorian mukaan tuntemamme kolmiulotteinen – tai aika mukaanluettuna neliulotteinen – maailmankaikkeus on hologrammi vielä useampiulotteisella pinnalla. "Jos mustan aukon pinta on tulimuuri, maailmankaikkeuskaan ei voi olla hologrammi", Mathur päättelee. 

Uudesta tutkimuksesta kerrottiin Ohio State Universityn uutissivuilla ja artikkeli on luettavissa preprint-versiona.

Kuva: Alain Riazuelo/French National Research Agency

 

Muinainen Mars oli umpijäässä

Markus Hotakainen

Naapuriplaneetallamme ei ehkä sittenkään ole koskaan lainehtinut vettä. Vastikään julkaistun tutkimuksen mukaan kahdesta vaihtoehtoisesta ilmastomallista – lauhkea ja kostea (kuvan vasen maailma) tai kylmä ja kuiva – ankeampi vaikuttaa todennäköisemmältä.

Mars on ollut mahdollisesti jo vuosimiljardeja sitten hyvin kolea maailma. Lämmintä ajanjaksoa ei ollutkaan, pohjoista pallonpuoliskoa ei peittänyt laaja meri eivätkä jokilaaksot syntyneet sateiden seurauksena vaikka moinen ajatus on viime aikoina tullut yhä suositummaksi.

Robin Wordsworthin johtama ryhmä tutki Marsin kaasukehän virtausmallin avulla erilaisia vaihtoehtoja veden kiertoliikkeelle 3–4 miljardia  vuotta sitten.  

Yhdessä versiossa Marsin oletettiin olleen lämmin ja vetinen maailma, missä keskilämpötila olisi ollut noin 10 celsiusastetta, ja toisessa jäätävän kylmä keskimääräisen lämpötilan laskiessa 48 pakkasasteeseen.

Tutkijaryhmän mukaan kylmä malli sopii paremmin yhteen Auringon kehityshistorian ja Marsin akselin kaltevuuden menneiden vaihteluiden kanssa. Koska Mars on kauempana Auringosta kuin Maa, se saa tällä hetkellä noin 43 prosenttia Maahan lankeavasta Auringon säteilyenergiasta. 

Nuoren Auringon arvellaan olleen 25 prosenttia nykyistä himmeämpi, joten lämpöä oli tarjolla varsin niukalti. Lisäksi se kohdistui suurelta osin Marsin napaseuduille, sillä planeetan pyörimisakseli oli ajoittain sen kiertoradan tasossa.

Silloin nykyisin navoilla olevat jäätiköt olivat päiväntasaajan seutuvilla, missä on suurin osa veden uurtamista pinnanmuodoista. Kylmä malli näyttäisi siis selittävän – hieman yllättäen – paremmin myös veden jättämät jäljet. 

Lämmin malli vaatii paljon enemmän epätodennäköisiä olettamuksia. Vaikka otettaisiin huomioon muinaisen Marsin tiheämpi kaasukehä sekä pilvien, pölyn ja kasvihuoneilmiön lämmittävä vaikutus, on kosteaa ja lämmintä ajanjaksoa hyvin vaikea selittää.

Vaikka lämmintä mallia muokattiin siten, että Marsista kehittyi "väkisin" lauha maailma, sillä ei pystytty saamaan aikaan jokiuomien muodostamia verkostoja eikä myöskään niiden keskittymistä päiväntasaajan seuduille.

Mikäli Mars todella olisi ollut lämmin paikka, ilmastomallin mukaan sateita olisi ollut eniten Arabian ja Hellaksen alueilla, missä veden kovertamia laaksoja ei juuri näy. Sen sijaan seuduilla, joilla niitä on runsaasti, sademäärät olisivat jääneet alle kymmenesosaan Arabian ja Hellaksen vastaavista.

Kylmä mallikaan ei silti ole täydellinen. Vaikka sen mukaan jäätä on aikoinaan kertynyt alueille, joille vesi on jättänyt kiistattomat jälkensä, jonkin tekijän on täytynyt aiheuttaa jään sulamista. Hyvinä kandidaatteina pidetään asteroidien törmäyksiä ja vulkaanista toimintaa, jotka olisivat saaneet aikaan lämpötilan nousun lyhytaikaisesti ja paikallisesti.

Kulkijoiden ja kiertolaisten välittämien tietojen perusteella tiedetään, että muinaisessa Marsissa oli järviä. Mutta kuinka pitkäikäisiä ne olivat? Esiintyikö niitä ajoittain vai pidempään? Ja edellyttikö jokilaaksojen synty sateita vai muodostuivatko ne tosiaan pelkästään lumen ja jään sulaessa?

Kysymyksiä siis riittää edelleen.

Tutkimuksesta kerrottiin AGU:n (American Geophysical Union) uutissivuilla ja se on julkaistu Journal of Geophysical Research – Planets -tiedelehden verkkoversiossa (maksullinen).

Kuva: Robin D. Wordsworth

Philae virkosi - suomalaislaite pääsee pian taas tutkimaan komeettaa

Markus Hotakainen

Komeetta Churyumov-Gerasimenkon pinnalla marraskuusta alkaen mykkänä värjötellyt Philae-laskeutuja on herännyt.  

Laskeutuja pomppi komeetan pinnalla puolivarjoisaan notkelmaan, joten sen aurinkopaneelit eivät saaneet riittävästi valoa akun lataamiseksi. Komeetan lähestyessä Aurinkoa valon määrä kasvaa kaiken aikaa ja optimistisimpien odotusten mukaisesti Philae on taas toiminnassa.

Philaen projektipäällikön Stephan Ulamecin mukaan Philae ennätti lähettää lauantaina illalla 85 sekuntia kestäneen yhteyden aikana telemetriatietoja tilastaan, joka vaikuttaa yllättävän hyvältä. Laskeutuja on paitsi toiminnassa, niin myös toimintakuntoinen, sen sisälämpötila on "mukavat" -35°C ja tehoa on tarjolla yllättävän paljon: 24W. 

Laskeutuja pystyy toimimaan, kun sillä on käytössään virtaa 5W. Tieteellisiä tutkimuksia tekemään se kykenee saadessaan noin 7W lisää. Kun sähköä on 15W, se pystyy toimimaan normaalisti, joten 24W on enemmän kuin lennonjohdossa uskallettiin odottaakaan. Nähtävästi Philae on ollut hereillä jo parin komeetan vuorokauden ajan, mutta yhteyttä siihen ei saatu vain aikaisemmin.

Nyt odotellaan kiivaasti, että laskeutuja saisi lähetettyä muistissaan olevat yli 8 000 datapakettia Maahan. Lisäksi tärkeää on nyt ymmärtää milloin ja miten Rosetta-luotaimen kannattaa olla yhteydessä laskeutujaan.

Sen jälkeen tutkijat käynnistävät jo tarkkaan harkitsemansa mittaussarjan, ja eräs ensimmäisistä mittauksia tekevistä laitteista on Ilmatieteen laitoksen SESAME/PP -mittalaite, joka tutkii pinnan sähkönjohtokyvyn avulla sen vesipitoisuutta. Laite ei vaadi runsaasti energiaa toimiakseen, joten se on mukana ensimmäisten tutkimusten joukossa.

Tiedetuubi seuraa tilannetta ja välittää lisätietoja heti kun niitä on tarjolla.

Odottaessa kannattaa katsoa alla oleva video, ja lukea kaksi aiempaa artikkeliamme:

  • Tältä kuulosti, kun Philae pomppasi komeetan pinnalla
  • Rosettan laskeutujaan yritetään jälleen yhteyttä

Tältä kuulosti, kun Philae pomppasi komeetan pinnalla

Jari Mäkinen

Rosetta-luotaimen pientä Philae-laskeutujaa on jälleen koitettu saada uudelleen kuuluviin. Viimeisimmät yritykset ovat olleet 9.6. alkaen ja tuorein oli eilen illalla, jolloin yhteyttä laskeutujaan yritettiin puolentoista tunnin ajan.

Päivitys sunnuntaina 14.6.: Philaeen saatiin yhteys! Lue toinen juttumme aiheesta: Philae virkosi.

Yhteyden muodostumista odotellessa tutkijat ovat tutkineet Philaen marraskuista toimintaa komeettansa pinnalla tarkemmin, ja Tiedetuubi saa kunnian julkistaa ensimmäisenä maailmassa ainutlaatuisen tiedoston tuosta tapahtumasta: äänen, joka syntyi Philaen pompatessa ensimmäisen kerran pinnalta 12. marraskuuta 2014.

Philaen brittiläis-suomalainen SESAME-laitepakettiin kuuluva CASSE (Cometary Acoustic Surface Sounding Experiment) on nimensä mukaisesti komeetan pinnan akustinen sondaaja, ja osana sitä oli kaikuluotaimen tapaan toiminut laite, joka synnytti ääntä ja kuunteli sen heijastumaa pinnalta hyvin lyhyen etäisyyden päästä. Se oli siis kuin laskeutumisjalkaan kiinnitetty mikrofoni.

"Kun Philae osui komeetan pintaan, iski silloin paineaalto laskeutumistelineen “jalkapohjaan”, missä ilmaisin oli", kertoo Walter Schmidt Ilmatieteen laitokselta. "Jatkuvan signaalin sijaan tuloksena oli nyt lyhyt selvästi kuuluva pomppaus, koska laskeutuja sinkosi pinnalta uudelleen lentoon". Tämä aalto on muokattu oheiseksi äänitiedostoksi ilman, että signaali itse on muuttunut".

Jos siis olisit ollut Philaen kyydissä, olisi pomppaus kuulostanut tältä (mikäli ääni olisi kulkenut komeetan pinnalla korviisi).

Philaen laskeutumisjalan "tassussa" oleva SESAME/CASSE-instumentti.

Kolminkertainen laskeutuminen

Kun Philae osui komeetan pintaan tuolloin marraskuun 12. päivänä klo 17:34:04 Suomen aikaa, mutta signaali sen laskeutumisesta Maahan saapui vasta kello 18:03, koska radiosignaalilta kesti 28 minuuttia kulkea komeetalta maapallolle.

Paitsi että Philae ei jäänytkään kiinni komeetan pinnalle, vaan se pomppasi uudelleen lentoon: sen kaksi harppuunaa, joiden tarkoitus oli ankkuroida pyykinpesukoneen kokoinen laskeutuja pinnalle, eivät toimineet, joten se ponnahti pinnalta ylöspäin 38  senttimetrin sekuntinopeudella. Jos nopeus olisi ollut 44 cm/s, olisi Philae ponnahtanut takaisin avaruuteen, mutta nyt se teki vain hieman noin kaksi tuntia kestäneen pomppauksen. 

Se nousi noin kilometrin korkeuteen, ja jos sitä  olisi voinut katsoa kaukaa omin silmin, olisi se näyttänyt kuin hidastetulta elokuvalta. Tämä siksi, että komeetan heikossa painovoimassa liike ei ollut nopeaa.

Laskeutuja alkoi myös pyöriä uudelleen lentoon noustuaan. Tämä johtui siitä, että sen asentoa vakauttanut vauhtipyörä sammui ohjelmointinsa mukaisesti heti pintaan osumisen jälkeen, ja tämän reaktio sai aikaan sen, että itse laskeutuja alkoi pyöriä noin 13 kertaa sekunnissa pystyakselinsa ympäri. Osittain onnen, mutta osittain myös tämän pyörimisliikkeen ansiosta laskeutuja pysyi “pystyasennossa” hyppynsä ajan ja osui uudelleen pintaan laskeutumisjalat alaspäin suunnattuina. 

Tämä tapahtui klo 19:25:26 Suomen aikaa ja Philae ponnahti uudelleen lentoon vielä kerran. Nyt sen nopeus oli 3 cm/s ja lento kesti vähemmän aikaa: se laskeutui lopulliseen paikkaansa klo 19:31:17.

Paikka oli kaikkea muuta kuin sellainen, mihin sen toivottiin osuvan, sillä se oli varjoinen, epätasainen ja louhikkoinen. Philae päätyi 30° kallelleen, mutta se oli toimintakunnossa, ja onnistui paitsi olemaan yhteydessä Rosettaan ja sen kautta Maahan, mutta myös tekemään lähes kaikki sille suunnitellut tutkimukset.

Vaikka näytteen poraaminen pinnasta ei onnistunutkaan, oli tämä viesti siitä, että pinta oli hyvin kovaa ainetta, ja se sinällään oli kiinnostava tieto. Samoin kuvat olivat erittäin jännittäviä, sillä laskeutujaa ei kuuna päivänä olisi uskallettu lähettää tietoisesti niin vaaralliseen paikkaan.

Myös pomppaukset tuottivat kiinnostavaa tietoa. Voisi sanoa, että yhden laskeutumisen hinnalla Philae pääsi hetkellisesti tutkimaan "Churyn" pintaa kolmesta eri kohdasta ja sen lentoradan tutkiminen on auttanut ymmärtämään paremmin komeetan vetovoimakenttää. Pomppaukset ja niiden koot oikeassa suhteessa komeetan kokoon on esitetty yllä olevassa kuvassa; Agilkia on alkuperäiselle laskeutumispaikalle annettu nimi. Alla on puolestaan CONCERT-radiomittauksen avulla saatu arvio lopullisesta laskeutumispaikasta.

Vaikka Philaeen ei olekaan saatu uudelleen yhteyttä, ei kaikki toivo ole vielä mennyttä. Komeetta tulee vielä kahden kuukauden ajan lähemmäksi komeettaa ja valaistusolosuhteet sen pinnalla muuttuvat koko ajan. Lisäksi laskeutumisalueella saattaa tapahtua muutoksia, jotka parhaassa tapauksessa heittävät Philaen uuteen paikkaan pinnalla – ja kenties siellä se saa paremmin virtaa aurinkopaneeleista myös akkuunsa. 

Milloin tahansa julkistetaan myös varmasti jännittäviä tutkimustietoja – ja samalla uusia kuvia – laskeutumisesta. Yleensä tutkimukset on julkaistu noin kuusi kuukautta myöhässä ja  onkin varsin todennäköistä, että jokin tiedejulkaisu levittelee lähiaikoina tuloksia erikoisnumerossaan.

Komeettalaskeutumisen tarina on siis kaikkea muuta kuin ohitse!

Entistä tarkempia avaruussääennusteita

Markus Hotakainen

Marraskuun 9. päivänä vuonna 1989 Auringossa tapahtui purkaus, jossa vapautui energiaa saman verran kuin päivätähtemme säteilee sekunnin kymmenyksessä. Seuraavana päivänä sattui samanlainen, mutta vielä voimakkaampi koronan massapurkaus. Avaruuteen sinkoutui miljardeja tonneja sähköisesti varattuja hiukkasia, jotka liikkuivat miljoonien kilometrien tuntinopeudella kohti Maata.

13. maaliskuuta hiukkaspilvi iskeytyi Maan magneettikenttään ja sai aikaan kirkkaita revontulia. Yötaivaalla tanssineiden valoverhojen taustalla oli kuitenkin tuhoisa myrsky. Maan ilmakehään syöksyvät varatut hiukkaset saivat aikaan sähkövirtoja, jotka laukoivat Pohjois-Amerikassa sähköverkkojen suojareleitä. 

Miljoonat taloudet jäivät ilman sähköä kiristyvässä pakkasessa. Ihmiset heräsivät aamulla vilpoisissa kodeissa ja vaikka 80-luvun lopulla sivilisaatiomme ei vielä ollut niin riippuvainen tietotekniikasta kuin nykyisin, kylmyys ja pimeys muistuttivat siitä, miten haavoittuvainen ihmiskunta on.

Sähköjä pätkinyt avaruusmyrsky ei ollut laatuaan ensimmäinen eikä viimeinen. Auringonpurkausten seuraukset ovat kuitenkin kaiken aikaa vakavampia. Sähköverkkojen lisäksi ne vaikuttavat gps-järjestelmiin, jotka ovat keskeisiä monien yhteiskunnan toimintojen kannalta.

Ongelmana on se, että tällaisia myrskyjä on melkein mahdoton ennustaa. Kun Auringossa tapahtuu purkaus, tieto siitä saapuu Maahan alle yhdeksässä minuutissa: sen verran valolta kestää taittaa noin 150 miljoonan kilometrin matka Auringosta Maahan.

Avaruuteen sinkoutuneet hiukkaset etenevät huimalla nopeudella, mutta silti paljon valoa hitaammin. Kuten vuoden 1989 myrskyssä, hiukkaspilvi on Maan etäisyydellä vasta joitakin päiviä myöhemmin. Sitä osataan siis odottaa.

 

 

Vaikeus onkin siinä, että jokainen Maan läheltä pyyhkäisevä hiukkaspilvi ei aiheuta voimakasta avaruusmyrskyä. Seuraukset riippuvat siitä, miten pilven magneettikenttä on suuntautunut suhteessa Maan magneettikenttään. 

Jos kenttien suunnat ovat otolliset, ne kytkeytyvät toisiinsa ja "avaavat oven", jonka läpi hiukkaset pääsevät Maata muutoin suojaavan magnetosfäärin sisään.

Hiukkaspilven mukana kulkeutuvan magneettikentän suunta voidaan määrittää satelliittien avulla, mutta vasta pilven ollessa melko lähellä Maata. Varoitusaikaa jää korkeintaan tunnin verran.

Lontoon Imperial Collegen tutkijaryhmä on kehittänyt Neel Savanin johdolla menetelmän, jolla avaruusmyrskyt pystytään ennustamaan jopa 24 tuntia etukäteen. Siinä ajassa tulevaan myräkkään ehditään varautua.

Aiemmin avaruusmyrskyennusteet perustuivat havaintoihin hiukkaspilven magneettikentän suunnasta sen lähtiessä Auringosta. Suunta kuitenkin muuttuu miljoonien kilometrien mittaisen matkan aikana, mutta sitä ei ole pystytty arvioimaan.

Savanin menetelmässä pilvestä tehdään satelliittien ja luotainten avulla havaintoja pitkin matkaa, ja mittausten perusteella mallinnetaan magneettikentän suunnassa tapahtuvia muutoksia. Mallia on testattu kahdeksalla aiemmalla hiukkaspurkauksella, joiden ominaisuudet ja seuraukset maapallolla tunnetaan. 

Tulokset ovat olleet lupaavia ja menetelmästä odotetaan toimivaa työkalua tuhoisien avaruusmyrskyjen ennustamisessa. Jos jatkotutkimukset osoittavat sen luotettavaksi, sitä aletaan käyttää sekä Yhdysvalloissa että Isossa-Britanniassa entistä tarkempien ennusteiden laatimiseen.

Uudesta menetelmästä kerrottiin Lontoon Imperial Collegen uutissivuilla ja tutkimus julkaistiin Space Weather -tiedelehdessä (maksullinen) 9. kesäkuuta.

Kuva: NASA

 

Hubble tunkeutui eksoplaneetan kaasukehään

Markus Hotakainen

Monet eksoplaneetat kiertävät tähteään niin lähellä, että niiden lämpötilat huitelevat tuhansissa asteissa. Siksi tutkijoita on askarruttanut, voivatko niiden kaasukehät olla rakenteeltaan alkuunkaan samanlaisia kuin Maan ilmakehä.

Meillä ilmakehän alimmassa kerroksessa eli troposfäärissä, missä tapahtuvat tutut sääilmiöt, lämpötila laskee ylöspäin mentäessä. Noin 15 kilometrin korkeudessa tilanne muuttuu päinvastaiseksi: lämpötila alkaa kohota. 

Syynä on otsoni, joka imee itseensä Auringon ultraviolettisäteilyä. Stratosfäärin lämpötilainversio muodostaa myös "vesilukon", joka estää vesihöyryä kohoamasta ilmakehän yläosiin, missä se hajoaisi vedyksi ja hapeksi.

Samanlainen ilmiö on havaittavissa myös Aurinkokunnan jättiläisplaneetoilla. Niiden kaasukehässä lämpösiepparina toimivat hiilivety-yhdisteet. Useimmat tunnetut eksoplaneetat ovat kuitenkin niin kuumia, että sen enempää otsonia kuin hiilivetyjäkään ei voi esiintyä niiden kaasukehissä.

Tutkijat ovat pohtineet, voiko tällaisilla tulikuumilla planeetoilla olla stratosfääriä lainkaan. Näköjään voi.

Hubble-avaruusteleskoopilla on tehty havaintoja WASP-33b-planeetasta, joka on noin 400 valovuoden etäisyydellä Maasta. Massaltaan planeetta on noin 4,5-kertainen Jupiteriin verrattuna. Se kiertää tähteään alle neljän miljoonan kilometrin etäisyydellä ja yhteen kierrokseen menee aikaa alle 30 tuntia. Pieni etäisyys tekee planeetasta todellisen pätsin.

Infrapuna-alueella on onnistuttu mittaamaan planeetan heijastaman säteilyn spektri, josta löytyi merkkejä vedestä – tai pikemminkin vesimolekyyleistä, sillä planeetan lämpötiloissa vesi ei voi esiintyä nestemäisessä muodossa. Spektrihavaintojen avulla voitiin määrittää lämpötila, joka planeetalla vallitsee.

Vesimolekyylien spektrijäljet syntyvät kaasukehän kerroksessa, jossa lämpötila on noin 3 500 celsiusastetta. Muiden alkuaineiden ja molekyylien säteilystä voitiin päätellä, että alempana lämpötila on "vain" noin 1 600 astetta. 

Planeetan kaasukehässä näyttäisi siis olevan stratosfääri, joka imee itseensä merkittävän osan tähden säteilystä. Siksi lämpötila on sen kohdalla paljon korkeampi kuin sellaisen planeetan kaasukehässä, jolla ei stratosfääriä ole. Samalla stratosfääri kuitenkin "viilentää" lähempänä pintaa oleva kaasukehää. 

WASP-33b:n lämpötiloissa vaihtoehdot Auringon säteilyä imeviksi aineiksi ovat vähissä. Tutkijoiden mukaan planeetan kaasukehässä on titaniumoksidia, joka hoitaa homman. Se imee tehokkaasti sekä näkyvää valoa että ultraviolettisäteilyä. Titaniumoksidi voi myös esiintyä kaasumaisessa olomuodossa kaukaisen planeetan huimissa lämpötiloissa.

Hubblen havainnoista kerrottiin NASAn uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä tänään 12. kesäkuuta.

Kuva: NASA/Goddard

 

Sivutus

  • Edellinen sivu ‹‹
  • Sivu 122
  • Seuraava sivu ››
Tilaa aihepiirin Avaruus RSS-syöte

AIHEALUEET

Avaruus ja ilmailu
Tiede ja tekniikka
Luonto ja ympäristö
Lääketiede ja terveys
Ihmiset ja paikat
Kirjat, elokuvat ja taide

ERIKOISTA

Tiedekiinnostavuuskartta
Jutturuletti
Suorana labrasta
eTuubi
Videot

TIEDETUUBI

Tiedetuubin esittely
Toimitus
Tiedetuubi ja tekoäly
Yhteistyökumppanit
Mediakortti
Tietosuojaseloste / Privacy prolicy
Information in English

Copyright © 2012-2026 Tiedetuubi - All rights reserved