optiset harhat

Mars-tutkija tunnustaa: valehtelimme yleisölle! Katso kuvat!

 

Sosiaalista mediaa on "kuohuttanut" muutaman päivän (ehkä viikkojen ajan, en ole seurannut) joku ihmeen mekko. Ilmiötä on päivitelty uutisissakin: lieneekö kolttu sinimusta vai valkokultainen, vai olisivatko raidat ehkä kretuliineja? Epäilen ettei asia ole riittävän tärkeä ansaitakseen uutisaikaa yllämme hiilenmustana leijailevalta ilmastonmuutokselta, punaiselle painuvalta työttömyydeltä tai vaaliehdokkaiden tasaisen harmaanruskealta massalta... mutta minkäs teet, viihde myy.

En viitsi edes raapaista mekon pintaa. Tai no, ehkä palaan siihen myöhemmin. Ensin käytän värijupakkaa aasinsiltana, tehdäkseni Suuren Paljastuksen.

 

Kuvien sensurointia

Olin vuosia tiiviisti mukana Mars Expressin HRSC-kameran tiedetiimissä. Ensimmäiset laitteen ottamat tarkat kuvat Marsista saatiin vuoden 2004 alussa. Katselimme Marsia täysin uudenlaisen vekottimen linssien läpi: valo rekisteröityy laitteen yhdeksälle erilliselle CCD-kennolle. Värejä, stereokuvaa ja fotometriaa yhdellä kertaa. Hulppeaa. (Laite jatkaa ainutlaatuisen aineiston tuottamista tänäkin päivänä.)

Hieno projekti, mutta sillä on yksi tummanpuhuva luuranko kaapissa. Salasimme tietoa, ihan tarkoituksella. (Mutta ennen kuin ehdit innostua, kyse ei kuitenkaan ollut otsikkokuvassa näkyvistä "Marsin kasvoista" (ESA / DLR / FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO). Mutta aika lähelle osui.)

Ensimmäisten PR-kuvien julkaisun jälkeen tiimissä tehtiin hyvin nopeasti päätös: täyttä väriskaalaa ei missään nimessä saanut enää ikinä käyttää PR-kuvissa. Syynä olivat ihmissilmää herkemmät CCD-kennot. Kuvissa yksinkertaisesti näkyi aivan liikaa. Mutta vahinko oli jo tehty - muutamaa julkisuuteen ehtinyttä kuvaa ei enää voitu vetää takaisin.

Julkaistut kuvat oli tarkoituksella tehty mahdollisimman värikkäiksi, jotta kaikki pinnan erot (sekä kameran ylivoimainen suorituskyky) olisivat katsojalle selkeitä. Ikävä kyllä jotkut alueet hohtivat kuvissa tummanvihreinä tai tummansinisinä. Sekä media että yleisö innostuivat: Marsin lämpimien rinteiden kupeesta oli viimein löytynyt kasvillisuutta! Kanavissa virtaa aivan selvää vettä!! Saimme pilvin pimein tiedusteluja: koska julkistamme löydön virallisesti; mitä sitten tapahtuu; joko koko planeetta on pistetty karanteeniin?

Kävi aivan liian työlääksi selittää aivan kaikille salaliittoteoreetikoille, että "kyse on vain dyyneistä".

Marsilla on punertava pinta, mutta juuri dyynien materia tuppaa olemaan keskivertoa tummempaa - eli vähemmän punaista. Kun punainen ei dominoi, vihreä ja sininen väri pääsevät paistamaan läpi. Efekti tehostuu entisestään, jos värikanavien info on vielä levitetty "tappiinsa". Ja juuri näin kävi ensimmäisten PR-kuvienkin kanssa.

Onneksi asia unohdettiin julkisuudessa pian. Ja tuon episodin jälkeen PR-kuvien värikylläisyys pidettiin visusti minimissä. Värit muokattiin sellaisiksi mitä keskivertokansalainen voisi Marsilta olettaa - tylsän ruskeaa, punertavankeltaisia sävyjä. Sinisen ja vihreän annetaan nousta selvästi esiin vain erikoistapauksissa.

 

Tyypillinen ongelma

Ilmiö on tuttu useimpien avaruusluotainten värikuvista. Kirjoitin runsas vuosi sitten tuoreen sinisen marsilaiskraatterin aiheuttamasta väärinkäsityskohusta. Silloinkin kyse oli siitä, että kuva tulkittiin helposti väärin. Näin käy, kun tottumaton katsoja käyttää hyväkseen omaa kokemustaan eikä kuvan tietoja. Rytäkässä jää ymmärtämättä, ettei luotainten kameroilla edes voida ottaa sellaisia kuvia kuin mitä ihmissilmä näkisi. Kyse on lähes poikkeuksetta väärävärikuvista.

Aina ongelma ei tosin ole vain kuvassa. Etenkin kaasukehään sukeltavat planeettaluotaimet kärsivät joskus epämääräisestä valaistuksesta. Tämä käy ilmi viereisestä Venera 13 -laskeutujan ottamasta panoraamasta. Ylempi on alkuperäinen Venuksen kellertävän kaasukehän kajon värjäämä kuva, alemmassa värikorjatussa versiossa taas erottuvat pintamaterian omat värit (Lähde: Neuvostoliiton Tiedeakatemia / Brown University, James Head). Korjaus saatiin aikaan oikealla törröttävää sävykarttaa kalibroinnissa käyttäen.

Kontrastin tai värisävyn epätavallisuus, oli se sitten todellista tai luultua, johtaa helposti koetun värin muuttumiseen. Alla oleva värikartta havainnollistaa tulkintaa (klikkaa kuva isommaksi). Jos kuva tulkitaan filtteröidyksi, värisävyjen tulkinta muuttuu radikaalisti.

 


Marsin sininen törmäys

La, 02/08/2014 - 02:08 Jarmo Korteniemi
Uusi kraatteri Marsissa. Skaalana Helsingin ydinkeskusta. Kuva: NASA / JPL / UA / J. Korteniemi

NASA ilmoitti kuvanneensa Marsista tuoreen 30-metrisen törmäyskraatterin. Se on syntynyt vain 2 - 4 vuotta sitten, kahden samalta alueelta otetun kuvan välillä.

Kraatteri on nyt kuvattu tarkimmalla Marsia kiertävällä kameralla, HiRISEllä. Sen parhaimmillaan 25 senttimetrin erotuskyky on vain piirun verran huonompi kuin parhailla Maata kiertävillä vakoilusatelliiteilla.

Kraatterista otettu HiRISE-kuva levisi nopeasti netissä. Osaksi, koska hätkähdyttävä kuva on visuaalisesti kaunis. Toisaalta siksi, että se on myös oudon värinen. Marsin kun pitäisi olla kauttaaltaan punainen.

"Maalari maalas taloa..."

Esimerkiksi Tekniikka & Talous hehkutti kuvan perusteella Marsin olevan todellisuudessa sininen, pinnan alta.

Mutta eipäs olekaan. Kaukana siitä. Kraatterin "sinisyys" tarkoittaa vain, että sen aine on vähemmän punaista. Törmäyksessä punaisen pölyn alta nimittäin paljastui siis vain hieman harmaampaa ja tummempaa tavaraa. Tämä ei ole uusi löytö. Eikä toisaalta salaliittokaan.

Näyttävä uusi kuva on nimittäin väärävärikuva. Se kyllä kuvastaa maailmaa, mutta (kärjistettynä) samaan tyyliin kuin vaikkapa Andy Warholin värikkäät maalaukset. Muodot ovat todellisia, mutta värit pitää ymmärtää hieman totutusta poiketen.

Satelliittien ja avaruusluotainten kamerat on suunniteltu kuvaamaan eroja. Niiden tarkoitus on havaita pinnanmuotoja, värejä ja etenkin materiaaleja. Kiven ja pölyn maailmassa oleellisia ovat kivilajien ja mineraalien erot. Laitteissa on paljon rahaa kiinni, ja niistä täytyy saada maksimaalinen hyöty irti. Tähän yhtälöön ei kuulu ihmissilmän näkemän värimaailman kopiointi. Se olisi rahan haaskausta.

Tämän vuoksi HiRISE-kamerassa on kolme kuvauskaistaa. Yksi on herkkä sinisestä vihreään ulottuville väreille, toinen taas keltaisesta punaiseen, ja kolmas meidän silmillemme näkymättömälle infrapunalle. Jokainen kaista tallentuu erilliseksi mustavalkokuvaksi, joiden sisäiset väriskaalat typistyvät pois - aivan kuten vaatteiden väriloisto 1900-luvun alun valokuvissa. HiRISE-kaistoja voidaan kuitenkin yhdistellä värikuviksi monin erilaisin tavoin, jotta materiaalierot saataisiin näkyviin. Kaikki yhdistelmät kuitenkin poikkeavat varsin paljon siitä, mitä ihmissilmä näkisi.

Nettiä kiertäneessä kuvassa kaistojen kirkkauksia on muokattu, etenkin sinivihreää kaistaa on korostettu huomattavasti. Paljaalla silmällä Marsin kivet kuitenkin näyttäisivät meistä varsin tutuilta. Eivät oudon sinisiltä, vaan perinteisiltä kiviltä.

Kuvauskaistojen käyttöä on selitetty yksityiskohtaisemmin vaikkapa HiRISE-blogissa ja Cornellin yliopiston kysymyspalstalla.

Ajan kanssa sininen heittelekenttä haalistuu. Jutun pääkuvassa näkyy muutamia vanhempia kraattereita, joille näin on jo käynyt. Paljastuneet harmaammat kivet rapautuvat tuulen ansiosta, kenties reagoivat kemiallisesti kaasukehän kanssa, ja hautautuvat osaksi myös uudelleen pölyn alle.

Mikä Marsiin sitten tippui?

Uuden kraatterin läpimitta on lähes tarkalleen 30 metriä. Räjähdyksen energia oli arviolta muutamia satoja, ehkä tuhansia TNT-kiloja. Pintaan kaivautui kymmenisen metriä syvä kuoppa ja kivisade peitti muutaman sadan metrin päähän ulottuvan alueen. Satunnaista pikkukiviä lensi jopa 15 kilometrin päähän.

Törmääjä oli meteoroidi, pieni asteroidin tai komeetan palanen. Se oli ehkäpä vain parimetrinen, ja painoi joitain tonneja. Energia tuli pääasiassa nopeudesta, sillä tyypillinen Marsiin törmäävä kappale liikkuu noin 15 kilometriä sekunnissa. Kiven tarkasta alkuperästä tuskin saadaan tarkempaa tietoa, sillä kivi hajosi totaalisesti törmäyksessä.

Marsiin on törmännyt 90-luvun lopun jälkeen muutamia satoja vastaavan kokoisia (tai vähän pienempiä) kappaleita. Kraatterit on löydetty vertaamalla uusia kuvia vanhempiin - joihinkin kohtiin on ilmestynyt uusi "läikkä". Tilastollisesti tämän uuden sinisen kraatterin kokoisia monttuja syntyy kerran pari vuodessa.

Törmäyksillä voi leikkiä itsekin, vaikkapa Marylandin yliopiston törmäyslaskimella.

Otsikkokuva: Uusi kraatteri Marsissa. Skaalana Helsingin ydinkeskustan tunnettuja kohteita. Kuva: NASA / JPL / UA / Jarmo Korteniemi