Kun Kuu laskee kohti läntistä horisonttia ja taivas hiljalleen tummuu, valaistuna näkyvän kapean kuunsirpin kupeella alkaa kajastaa himmeä kuvajainen Kuusta: maatamo.

Aikojen alusta taivaalle tähyävät lajitoverimme yrittivät pohtia, mistä oikein on kyse. Miksi sirppinä näkyvän Kuun pimeä puolikin erottuu himmeästi, mutta kun kuunsirppi lihoo, toinen puolisko katoaa näkyvistä?

Yleisnero Leonardo da Vinci selitti ilmiön 1500-luvun alussa. Codex Leicester -nimellä tunnetussa käsikirjoituksessa, jonka da Vinci laati vuosina 1506–1510, hän selittää, kuinka sekä Kuu että Maa heijastavat samalla tavalla auringonvaloa.

Ennen kuulentoja Kuun synnylle oli kolme teoriaa. Se olisi irronnut vinhaan pyörivästä Maasta, se olisi Maan sieppaama kappale tai se olisi syntynyt samaan aikaan Maan kanssa samasta Aurinkoa ympäröineen kaasu- ja pölypilven tihentymästä.

Kun astronauttien Kuun pinnalta keräämät kivet saatiin laboratorioihin, kävi ilmi, että mikään näistä teoriasta ei pidä paikkaansa.

Tutkijat kehittivät uusien tietojen pohjalta hypoteesin, jonka mukaan muinaisen Maan ja vähän pienemmän kappaleen törmäys sinkosi avaruuteen ainetta, josta osa jäi Maata kiertävälle radalle ja kasautui lopulta Kuuksi.

Ongelmana on ollut se, että Maan ja Kuun koostumuksissa on kuitenkin sekä yhtäläisyyksiä että eroja. Jos nuoren Maan ja törmänneen kappaleen koostumukset ovat olleet hyvin erilaiset – kuten Aurinkokunnan planeettojen nykykuosin perusteella voisi olettaa – miksi Maa ja Kuu eivät ole yhtä lailla selvästi toisistaan poikkeavat.

Tutkijat ovat ratkaisseet ongelman olettamalla törmäyksen olleen niin raju, että kappaleiden aineet sekoittuivat lähes täydellisesti, jolloin ruhjoutuneen Maan ja avaruuteen sinkoutuneen materian koostumukset olivat jokseenkin identtiset. Nykyisin havaittavat erot Maan ja Kuun välillä olisivat seurausta myöhemmästä asteroidipommituksesta.

Helmikuussa 1990 eli lähes päivälleen 28 vuotta sitten jättiläisplaneettoja tutkinut Voyager 1 otti kuvan, jossa Maa näkyi "vaaleansinisenä täplänä".

Luotain oli silloin 6,06 miljardin kilometrin etäisyydellä maapallosta, mikä vastaa melkein 41-kertaista Maan ja Auringon välistä etäisyyttä.

Nyt etäisyysennätys on vihdoin rikottu.

Joulukuussa New Horizons -luotain, joka ohitti kääpiöplaneetta Pluton heinäkuussa 2015, otti kuvan Kölin tähdistön suunnassa olevasta tähtijoukosta NGC 3532. Tähtirykelmä tunnetaan myös nimillä "Jalkapallojoukko" ja "Kaikkea hyvää".

Tähtitieteen historiankirjoihin se on jäänyt kohteena, josta Hubble-avaruusteleskooppi otti ensimmäisen kuvansa keväällä 1990.

Luotain otti joukosta kalibrointikuvan LORRI-kameralla (Long Range Reconnaissance Imager). Tuolloin New Horizons oli 6,12 miljardin kilometrin etäisyydellä Maasta, joten se oli kauimpana Maasta otettu kuva.

Maa ja Kuu ovat sen jälkeen olleet tiivis pari ja niitä voidaan pitää melkein yhtä lailla kaksoisplaneettana kuin planeettana ja sen kuuna. Kuu on Maahan verrattuna iso, läpimitaltaan noin neljäsosa siitä, joten se on vaikuttanut vetovoimallaan myös Maan myöhempään kehitykseen.

Kuun pyöriminen, vaikka se onkin hyvin hidasta, on saanut sen pullistumaan päiväntasaajan eli ekvaattorin kohdalta. Jo parisataa vuotta sitten ranskalainen matemaatikko ja fyysikko Pierre-Simon de Laplace laski, että Kuun ekvaattoripullistuma on selvästi liian suuri siihen nähden, että sen pyörähdysaika on melkein kuukausi.

Alkujaan eli Kuun ollessa vielä valtaosin sula sen on arveltu pyörineen paljon nopeammin, jolloin pullistuma olisi ollut vielä nykyistäkin suurempi. Kun pyörimisliike vähitellen hidastui, pullistuma kutistui. Mutta kun Kuu noin neljä miljardia vuotta sitten jäähtyi ja jähmettyi, kutistumista ei enää päässyt tapahtumaan, vaikka pyöriminen edelleen hidastui.

Kuun pyörimisliikkeen hidastuessa se on samalla loitontunut Maasta. Maan ja Kuun välimatka kasvaa edelleen noin neljällä sentillä vuodessa, sillä järjestelmä menettää kaiken aikaa energiaa. Se kuluu niiden keskinäisen vetovoiman aiheuttamaan vuorovesi-ilmiöön.

Vuoksi ja luode loiskuttavat Maan valtamerten vesiä edestakaisin ja siitä syntyvät kitkavoimat hidastavat Maan pyörimisliikettä, mutta saavat samalla Kuun vähitellen etääntymään Maasta. Siis karkeasti kuvailtuna, yksityiskohdiltaan ilmiö on paljon mutkikkaampi.

Kyseessä on itse asiassa kaksi Mars Reconnaissance Orbiter -luotaimen HiRISE-kameran ottamaa kuvaa, jotka on yhdistetty yhdeksi kuvaksi; näin Maa ja Kuu saatiin kuvaan oikealla tavalla valotettua.

Kummakin taivaankappaleen suhteellinen koko ja etäisyys toisistaan – Marsista tuolloin katsottuna – ovat luonnolliset. 

Talvipäivänseisaus on tunnetusti vuoden lyhin päivä. Aurinko on nyt Kauriin kääntöpiirin yläpuolella, eli niin etelässä kuin mahdollista. Se porottaa suoraan yläpuolelta vuorokauden kuluessa Australiassa, Etelä-Afrikassa ja Chilessä.

Talvipäivänseisaus sattuu joka vuosittain 21.-22.12. välisenä aikana:

Meillä Pohjolan perukoilla taas saadaan mahdollisimman vähän elintärkeää valoa. Ja sekin vähä saapuu pinnalle hyvin loivassa kulmassa, joten lämmitys- ja valaistusvaikutus on minimissään. On kaamoksen aika.

Pilkun kohdalla kaasu – tai plasma, jos tarkkoja ollaan – on 1 500 astetta ympäristöään viileämpää. Lämpötilan paikallinen lasku noin 4 000 celsiusasteeseen johtuu Auringon magneettikentästä. 

Pilkun kohdalla kentän voimaviivat läpäisevät "pinnan", jolloin pystysuorat virtaukset hidastuvat. Ne kuljettavat kuuman plasman mukana pinnalle energiaa, jonka havaitsemme valona ja lämpönä. Kun virtauksen vauhti hiipuu, pinnalle noussut plasma ehtii jäähtyä tavallista enemmän ennen kuin lähtee taas vajoamaan syvyyksiin.

Isojen auringonpilkkujen ja -pilkkuryhmien yhteydessä esiintyy usein flare-purkauksia, jotka aiheuttavat koronan massapurkauksia, valtavia avaruuteen sinkoutuvia hiukkaspilviä. Kun sellainen osuu Maan magneettikenttään, voi seurauksena olla kirkkaita revontulia.

Kuva: SDO/HMI

P/2016 BA14 löytyi vasta pari kuukautta sitten Havaijilla sijaitsevalla PanSTARRS-teleskoopilla, jonka tehtävänä on nimenomaan etsiä tällaisia kosmisia vaeltajia. Alkuun kohdetta luultiin asteroidiksi, mutta sitten sillä havaittiin himmeä pyrstö: se on siis komeetta.

252P/LINEAR on löytynyt jo aiemmin, huhtikuussa 2000, Maan lähettyville tulevia asteroideja metsästävän LINEAR-projektin (Lincoln Near Earth Asteroid Research) tuloksena. 

Komeettojen radat muistuttavat niin läheisesti toisiaan, että P/2016 BA14, joka on kooltaan noin puolet 230-metrisestä 252P/LINEAR-komeetasta, on saattanut jossain vaiheessa irrota isoveljestään.

"Tiedämme komeettojen olevan varsin hauraita kappaleita, kuten vuonna 1993 löytynyt komeetta Shoemaker-Levy 9 osoitti: se hajosi ohittaessaan Jupiterin. Kenties komeetan 252P vieraillessa edellisen kerran Aurinkokunnan sisäosissa tai kulkiessa Jupiterin ohitse järkäle, jonka nyt tunnemme nimellä BA14, irtosi siitä", arvelee Paul Chodas NASAn NEO-keskuksesta (Center of NEO Studies).

Kaksikko valloittaa kertaheitolla lähimpien tunnettujen komeettaohitusten kakkos- ja nelossijat. Toukokuussa 1983 IRAS-Araki-Alcock ohitti Maan 4,7 miljoonan kilometrin päästä ja heinäkuussa 1770 suomalaistähtitieteilijän mukaan nimetty komeetta Lexell käväisi ainoastaan 2,2 miljoonan kilometrin etäisyydellä. 

252P/LINEAR on lähimpänä Maata 21.3. kello 14.14 ja P/2016 BA14 22.3. kello 16.30 Suomen aikaa. Ohitus tapahtuu meikäläisittäin päiväsaikaan eikä komeettoja voi pienestä etäisyydestä huolimatta nähdä muutenkaan paljain silmin eikä ihan pienellä kaukoputkellakaan. Ammattitähtitieteilijöiden laitteilla niitä sen sijaan seurataan tarkoin. 

"P/2016 BA14 ei ole meille uhka. Päinvastoin se tarjoaa erinomaisen tilaisuuden hankkia lisää tietoa komeetoista", Chodas rauhoittelee.

Lähiohituksesta kerrottiin NASAn uutissivuilla. 

Kuva: NASA/JPL-Caltech 

Gretchen Früh-Greenin ja Beth Orcuttin johtama ryhmä otti kivinäytteet merenpohjasta ja sen alta kairaamalla. Tarkoituksena oli tutkia, miten vaipan kiviaines päätyy merenpohjaan ja kuinka se reagoi meriveden kanssa. 

Oletus on, että kivien ja veden vuorovaikutus voi tarjota energiaa elämälle, jota esiintyy syvällä auringonvalon ulottumattomissa. Merten syvänteitä arvellaan jopa elämän synnyn tyyssijoiksi muinaisella maapallolla. 

Samalla tarkasteltiin hiilen osuutta näissä vuorovaikutuksissa, millä puolestaan voi olla vaikutusta siihen, miten meret sitovat ilmakehän hiilidioksidia.

"Porauksissa löysimme merkkejä vedystä ja metaanista näytteissä, joita mikrobit voivat ’syödä’ kasvaakseen ja muodostaakseen uusia soluja", selittää Orcutt.

"Samanlaisia kiviä ja kaasuja on muillakin planeetoilla, joten tutkimalla elämän edellytyksiä merenpohjan alla vallitsevissa ankarissa olosuhteissa voimme saada vinkkejä elämän etsintään muualta maailmankaikkeudesta."

Tutkimuksessa kairattiin näytteitä Maan vaipan kiinteästä yläosasta, jossa lämpötila nousee "vain" satoihin asteisiin. Vaippa ulottuu kuitenkin paljon syvemmälle, tuhansiin kilometreihin, jossa kuumuuskin on paljon kovempi. Vaippa kattaa valtaosan planeettamme tilavuudesta ja massasta.

Tutkimus oli osa kansainvälistä IODP-ohjelmaa (International Ocean Discovery Program). Retkikunta, johon kuului 31 tutkijaa 13 eri maasta, lähti matkaan 26. lokakuuta viime vuonna James Cook -tutkimusaluksella ja palasi 11. joulukuuta. Sen kohteena oli Keski-Atlantin selänteellä sijaitseva neljän kilometrin korkuinen vedenalainen vuori, Atlantis-massiivi. 

Löydöistä kerrottiin Astrobiology-tiedelehdessä.

Kuva: Berkeley Lab

Noin 100 miljoonaa vuotta Maan muotoutumisen jälkeen siihen osui Marsin kokoluokkaa ollut kappale, jolle on annettu nimeksi Theia. Tähän asti on arveltu, että osuma ei ollut napakymppi, vaan pienempi kappale iskeytyi Maahan vähintään 45 asteen kulmassa. 

Nyt tutkijat ovat päätyneet tulokseen, että kappaleet törmäsivät sittenkin suoraan toisiinsa. Nokkakolaria ehdottivat ensimmäiseksi vuonna 2012 Matija Ćuk, Sarah Stewart ja Robin Canup, mutta nyt siitä on saatu uutta näyttöä.

Asiaa selvitettiin tutkimalla samaisia kiviä, joiden koostumus johti alkujaankin törmäysteoriaan. Ratkaiseva tekijä on Maan ja Kuun kivien hyvin samanlainen, liki identtinen kemiallinen kokoonpano. 

Analysoitavana oli seitsemän kuukiveä, jotka tuotiin Maahan Apollo 12, 15 ja 17 -lennoilta, sekä kuusi vulkaanista kiveä, jotka ovat peräisin Maan vaippakerroksesta; viisi Havaijilta ja yksi Arizonasta.

Paul Warren (kuvassa vasemmalla), Edward Young ja Issaku Kohl keskittyivät tutkimuksessaan kivien mineraaleihin sitoutuneeseen happeen. Yli 99,9 prosenttia Maassa esiintyvästä hapesta on isotooppia O-16 eli sen ytimessä on kahdeksan protonia ja kahdeksan neutronia. Mukana on kuitenkin pieni määrä raskaampia isotooppeja O-17 ja O-18, joissa on yksi tai kaksi ylimääräistä neutronia.