happi

Elämälle tärkeää happea oli jo 500 miljoonan vuoden ikäisessä maailmankaikkeudessa

Ke, 05/16/2018 - 18:46 Markus Hotakainen

Happi on tuntemamme elämän kannalta keskeinen alkuaine. Se on syntynyt tähtien sisuksissa jylläävissä fuusioreaktioissa – uuden tutkimuksen mukaan jo maailmankaikkeuden vauvaiästä alkaen.

Vetyä, heliumia ja litiumia lukuun ottamatta kaikki universumin alkuaineet – myös elämän kannalta keskeiset hiili, happi ja typpi – ovat tulosta tähtien ydinfuusiosta. Ikääntyvien tähtien räjähtäessä alkuaineet leviävät avaruuteen ja niiden määrä kasvaa tähtisukupolvesta toiseen.

ALMA-teleskoopilla (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) tehtyjen havaintojen perusteella happea on esiintynyt maailmankaikkeudessa jo 13,28 miljardia vuotta sitten eli vain 500 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen. Universumin ikä oli tuolloin ainoastaan neljä prosenttia nykyisestä.

Jotta nuoreen galaksiin, joka tunnetaan luettelotunnuksella MACS1149-JD1, olisi ennättänyt kertyä havaittava määrä happea, sen tähtien on täytynyt syttyä loistamaan jo paljon aikaisemmin, vain 250 miljoonan vuoden ikäisessä maailmankaikkeudessa.

"Oli jännittävää nähdä kaikkein kaukaisimman hapen signaali", kertoo tutkimusta johtanut Takuya Hashimoto Osaka Sangyo -yliopistosta.

"Äärimmäisen kaukainen ja äärimmäisen nuori galaksi osoittaa hämmästyttävää kemiallista kypsyyttä", ihmettelee puolestaan Wei Zheng, jonka johdolla määritettiin galaksin etäisyys Hubble-avaruusteleskoopin avulla.

Supernovaräjähdysten seurauksena tähtienväliseen avaruuteen levinnyt happi kuumeni ja ionisoitui massiivisten tähtien voimakkaassa säteilyssä, ja alkoi hohtaa infrapunasäteilyn aallonpituuksilla.

Yli 13 miljardissa vuodessa maailmankaikkeuden laajeneminen on venyttänyt hapen lähettämän säteilyn aallonpituutta niin paljon, että nykyisin se on havaittavissa ALMA-teleskoopin rekisteröimällä millimetrialueella.

Itse asiassa hapen ja sitä sisältävän nuoren galaksin etäisyys määritettiin nimenomaan aallonpituudessa tapahtuneen muutoksen perusteella. Havainto varmistettiin Euroopan eteläisen observatorion VLT-teleskoopilla ja lisätietoa galaksista saatiin infrapuna-alueella toimivalla Spitzer-avaruusteleskoopilla.

Sen lisäksi, että happea ei ole koskaan aiemmin havaittu näin etäältä, MACS1149-JD1 on myös kaukaisin galaksi, jonka etäisyys on onnistuttu määrittämään tarkasti.

Tutkijat arvelevat, että galaksin tähdet syntyivät 250 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen. Niiden voimakas säteily ja tähtituuli puhalsivat ylijääneen kaasun galaksista ulos, jolloin uusia tähtiä ei syntynyt pitkiin aikoihin.

Vasta noin 250 miljoonaa vuotta myöhemmin galaksiin oli kertynyt riittävästi kaasua uutta tähtisukupolvea varten. Uusien tähtien säteily puolestaan ionisoi edellisen sukupolven tuottaman hapen.

"Nyt tehdyn löydön ansiosta olemme päässeet tarkastelemaan tähtien kehityshistorian varhaisinta vaihetta", Hashimoto toteaa.

Tutkimuksesta kerrottiin NRAOn (National Radio Astronomy Observatory) uutissivulla ja se on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / NASA/ESA Hubble Space Telescope / W. Zheng (JHU) / M. Postman (STScI) / the CLASH Team / Hashimoto et al. [otsikkokuva]; NRAO/AUI/NSF / S. Dagnello [taiteilijan näkemys]

Maan vesi on Kuutakin vanhempaa

To, 03/29/2018 - 10:47 Markus Hotakainen

Vallitsevan käsityksen mukaan Kuu syntyi, kun muotoutumassa olleeseen Maahan törmäsi suunnilleen Marsin kokoinen kappale. Teoria on nyt saanut lisävahvistusta ja samalla alkaa selvitä Maan veden alkuperä.

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.

Richard Greenwoodin johtama ryhmä on tutkinut hapen isotooppijakaumia sekä Kuusta tuoduissa että Maasta kerätyissä näytteissä. Kuun kivissä ja Maan oliviinimineraalissa eroa ei käytännössä ole, mutta kuukivien ja meikäläisten basalttien välillä havaittiin hapen isotooppien pitoisuuksissa muutaman miljoonasosan suuruisia eroja.

Tutkijoiden mukaan havainto tukee käsitystä, että törmäyksen aiheuttama aineen sekoittuminen oli lähes täydellistä. Mitatut erot selittyisivät "loppusilauksella" (late veneer), myöhemmin Maahan osuneiden asteroidien ja meteoriittien tuomalla aineksella.

Isotooppimittausten tulokset viittaavat myös siihen, että suuri osa Maan vedestä oli planeetallamme jo ennen törmäystä, jonka seurauksena Kuu syntyi. Aiemmin on arveltu, että valtaosa vedestä olisi tullut "jälkitoimituksena" Maahan osuneiden vesipitoisten asteroidien ja komeettojen mukana. Greenwoodin johtaman tutkimuksen mukaan ainoastaan 5–30 prosenttia nykyisestä vedestä olisi peräisin näistä myöhemmistä kosmisista törmäyksistä.

Havainnolla, että Maa onnistui säilyttämään suuren osan vedestään tuhoisasta törmäyksestä huolimatta, saattaa olla merkitystä myös eksoplaneettojen elinkelpoisuuksia arvioitaessa.

Tutkimuksesta kerrottiin ScienceDaily-uutissivustolla.

Kuva: Michael Elser/University of Zurich

Mustan aukon pyöriminen säätelee ainesuihkujen syntyä

Pe, 01/12/2018 - 18:50 Markus Hotakainen

Galaksien keskuksissa lymyäviä supermassiivisia mustia aukkoja tunnetaan jo niin paljon, että niiden ominaisuuksia voidaan selvitellä tilastollisesti. Tällä tavoin on nyt saatu tietoa siitä, miten aukkojen pyörimisliike vaikuttaa niiden lähistöltä suurella nopeudella sinkoutuvien aihesuihkujen syntyyn.

Suihkujen lähettämää säteilyä havaitaan erityisesti kvasaareissa, jotka ovat maailmankaikkeuden kirkkaimpiin kuuluvia kohteita. Kvasaarien energia on peräisin miljoonia kertoja Aurinkoa massiivisempien mustien aukkojen kertymäkiekoista, joissa lähiympäristön aine kiertyy kohti kosmista imuria. Vain osa tästä energiasta säteilee radioalueella, sillä ainoastaan noin 10 prosenttia kvasaareista on "kirkkaita" radiosäteilyn aallonpituuksilla.  

Jo aiemmin on tiedetty, että radiosäteilyn voimakkuuteen vaikuttaa se, välttääkö osa kertymäkiekon aineesta karun kohtalon ja päätyy mustan aukon sijasta sen pyörimisakselin suuntaisiin ainesuihkuihin, jotka voivat sinkoutua miljoonien valovuosien etäisyydelle.

Tähän saakka ei kuitenkaan ole tiedetty, miksi joissakin kvasaareissa suihkuja esiintyy, joissakin taas ei.  

Andreas Schulzen johtama ryhmä Japanin kansallisessa tähtitieteen observatoriossa (National Astronomical Observatory of Japan) selvitti, vaikuttaako ainesuihkujen syntyyn supermassiivisen mustan aukon pyöriminen. 

Mustia aukkoja ei – ainakaan toistaiseksi – pystytä havaitsemaan suoraan, joten Schulze tarkasteli kollegoineen aukkoja ympäröivissä kertymäkiekoissa esiintyvän hapen ionin (O III) lähettämän säteilyn voimakkuutta. Se kertoo, kuinka paljon aukkoon syöksyvä aine vapauttaa energiaa. Siitä on puolestaan mahdollista määrittää aukon pyörimisliike ja -nopeus.

Analysoimalla lähes 8 000 Sloan Digital Sky Survey -aineistosta löytyvää kvasaaria Schulzen tutkijaryhmä huomasi, että hapen O III -emissio on radioalueella voimakkaasti säteilevissä kvasaareissa keskimäärin 1,5 kertaa suurempi kuin vaitonaisissa. Vinha pyörimisliike näyttää siis olevan merkittävä tekijä ainesuihkujen synnyn kannalta.

"Tutkimusmenetelmämme nojaa muiden vastaavien tavoin useisiin olettamuksiin. Tuloksemme eivät tietenkään tarkoita, että pyörimisliike olisi ilman muuta ainoa tekijä, joka erottaa radioalueella 'äänekkäät' ja 'hiljaiset' kvasaarit. Ne kuitenkin viittaavat siihen, että pyörimisliikettä ei pidä jättää huomiotta. Se saattaa määrittää näiden kaukaisten ainetta ahmivien hirviöiden melutason", Schulze pohtii.

Tutkimus julkaistiin alun perin Astrophysical Journal -lehdessä (maksullinen).

Kuva: NAOJ

Kuu syntyikin nokkakolarin seurauksena

Ma, 02/01/2016 - 18:15 Markus Hotakainen
Kuun syntytörmäys

Yksi Apollo-lentojen tulos oli, että kaikki Kuun syntyä koskevat teoriat menivät romukoppaan. Kuusta tuotujen kivinäytteiden ja niiden kemiallisen koostumuksen avulla kehiteltiin nykyisin vallitseva teoria, jonka mukaan Kuu syntyi valtaisan kosmisen kolarin tuloksena.

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.

 

 

Jokaisella Aurinkokunnan kappaleella on sille ominainen isotooppisuhde. Paitsi Kuulla. Vuonna 2014 saksalaiset tutkijat tulivat siihen tulokseen, että Kuun isotooppisuhde poikkeaa Maan vastaavastta, mutta uuden tutkimuksen mukaan näin ei olekaan. 

"Emme havainneet minkäänlaista eroa Maan ja Kuun isotooppisuhteiden välillä; ne ovat täsmälleen samanlaiset", toteaa tutkimusta johtanut Young.

Hänen mukaansa Maan ja Kuun kivien identtisyys on ratkaiseva tekijä. Jos Maa ja Theia olisivat törmänneet toisiinsa viistossa kulmassa, suurin osa Kuusta olisi muodostunut Theian aineksesta. Silloin Maan ja Kuun happi-isotooppisuhteet olisivat keskenään erilaiset. Nokkakolarin tuloksena hapen kemialliset sormenjäljet ovat samanlaiset.

"Theian aine sekoittui kokonaan sekä Maahan että syntyneeseen Kuuhun, ja jakautui tasaisesti niiden kesken. Se selittää, miksi emme havaitse Theiasta erilaisia jälkiä Kuussa ja Maassa", Young perustelee.

Theiastakin olisi muotoutunut todennäköisesti planeetta, ellei se olisi iskeytynyt Maahan. Young on sitä mieltä, että se oli kooltaan samaa luokkaa kuin Maa, vaikka monien mielestä se oli selvästi pienempi. 

Kysymysmerkiksi jää edelleen Maan veden kohtalo. On mahdollista, että törmäyksen seurauksena Maan silloinen vesi katosi kokonaan ja nykyiset varannot ovat peräisin myöhemmin Maahan iskeytyneistä asteroideista, kenties myös komeetoista. Uusi tutkimus ei tuo tähän selvyyttä.

Tutkimuksesta kerrottiin UCLA:n (University of California, Los Angeles) uutissivuilla ja se on julkaistu Science-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: William K. Hartmann [taiteilijan näkemys]; Christelle Snow/UCLA

 

Sinilevät henkäilivät happea nuoren Maan ilmakehään

Ti, 11/24/2015 - 16:03 Markus Hotakainen
Maan ilmakehä

Maa ei ole aina ollut nykyelämälle suotuisa paikka. Miljardeja vuosia sitten ilmakehä oli koostumukseltaan tappavan myrkyllinen ja vasta noin 2,5 miljardia vuotta sitten hapesta tuli sen keskeinen osatekijä.

Syypääksi tähän "hapettumiseen" on todettu muinaiset syanobakteerit eli sinilevät – jotka eivät ole oikeasti leviä. Ne alkoivat vapauttaa happea merkittävässä määrin noin kaksi miljardia vuotta Maan synnyn jälkeen.

Kun happea alkoi vapautua, kesti vielä noin 100 miljoonaa vuotta ennen kuin sitä oli ilmakehässä niin paljon, että sen määrä suunnilleen vakiintui. Siitä on nyt aikaa 2,4 miljardia vuotta.

"Tähän saakka emme ole tienneet, olivatko happipitoisuudet 2,5 miljardia vuotta sitten todella vakaat. Uusi tutkimus antaa kysymykseen paljon varmemman vastauksen", arvioi Brian Kendall Waterloon yliopistosta.

Kendallin johtama tutkijaryhmä on määrittänyt isotooppisuhteiden perusteella, että sinilevien yhteyttäminen nosti happipitoisuutta nopeasti, mutta ei pysyvästi.

"Johtiko yhteyttämisen kehittyminen suoraan happirikkaaseen ilmakehään vai tapahtuiko siirtymä nykytilanteeseen asteittain", pohtii Ariel Anbar Arizonan valtionyliopistosta.

Uudet tulokset tukevat Anbarin työryhmän vuonna 2007 esittämää hypoteesia. Silloin läntisestä Australiasta löytyi muinaiseen merenpohjaan kerrostuneita liuskekiviä, joissa oli viitteitä ikivanhoista happihenkäyksistä.

Kivissä on runsaasti molybdeeniä ja reniumia. Niitä on alkujaan ollut kuivalla maalla esiintyneissä mineraaleissa, joista alkuaineet hapen vaikutuksesta vapautuivat ja päätyivät veden kiertokulun mukana merenpohjan kerrostumiin.

Tällä kertaa tutkittiin samaisista liuskekiviesiintymistä myös samalla tavalla käyttäytyvän osmiumin runsauksia. Sillä on kuitenkin kaksi isotooppia – 187Os ja 188Os – joista toinen on peräisin kuivan maan mineraaleista, toinen vedenalaisista tulivuorista.

Mitatut osmium-isotooppisuhteet viittaavat siihen, että alkuainetta on vapautunut nimenomaan hapen kanssa tekemisiin joutuneista mineraaleista. 2,4 miljardia vuotta sitten ilmakehässä oli siis jo runsaasti happea.

Nuoremmista muodostelmista tehdyt alkuaine- ja isotooppimääritykset sen sijaan kertovat, että myöhemmin hapen määrä oli taas vähentynyt huomattavasti. Nykytilanteeseen ei siis päästy heti yhteyttämisen alkamisen jälkeen.

Tutkimuksesta kerrottiin Waterloon yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu Science Advances -tiedelehdessä.

Kuva: NASA

Yksin Marsissa -elokuva 2/2: Tieteellisesti melkein nappiin, muttei läheskään

La, 10/10/2015 - 03:01 Jarmo Korteniemi

Elokuva Yksin Marsissa  (The Martian, 2015) sai juuri ensi-iltansa Suomessa. Arvostelun ensimmäisessä osassa kerroimme elokuvasta kokemuksena. Tässä osassa keskitytään tieteellisiin faktoihin.

Tämä artikkeli voi sisältää paljastuksia elokuvan käänteistä – lukekaa siis omalla vastuulla!

Yksin Marsissa kuuluu realististen tieteiselokuvien kastiin. Se sijoittuu lähitulevaisuuteen ja siinä käytetään (lähes) nykyistä teknologiaa. Elokuvassa pyritään mahdollisimman hyvään tieteelliseen tarkkuuteen, ja sen tekemisessä onkin kuultu useita avaruusalan asiantuntijoita. Siksi on myös kohtuullista katsoa täikamman kanssa, kuinka hyvin Ridley Scott ja kumppanit nyt tavoitteessaan onnistuivat.

Ratkaisu ongelmiin on Mark Watneyn sanoin: "I'm going to have to science the shit out of this." Idea on leffan kantava teema, ja yksinäisen marsilaisen macgyveröintejä odottaa innolla läpi elokuvan. Tieteellinen osuus ei kuitenkaan mene täysin putkeen.

Kaikesta hienoudestaan ja tieteellisesti hiotuista yksityiskohdistaan huolimatta Yksin Marsissa saa Marsin ensimmäisen asukin toimet näyttämään aivan liian helpoilta. Kärjistetysti sanoen homma vaikuttaa samanlaiselta kuin voisi kuvitella telttailun olevan vaikkapa Gobin autiomaassa tai Etelämantereella. Sillä erotuksella, että telttailijalla sattuu nyt olemaan päällään avaruuspuku, eikä seurana ole edes sikäläisiä pingviinejä tai kameleita.

* Huom! Kappaleet, joihin on tehty muutoksia, alkavat tähdellä ( * ). Muutokset on listattu jutun lopussa.

Kaksi tärkeää asiaa unohdettiin ihan kokonaan

* Punaisen planeetan painovoima on runsas kolmannes Maan vastaavasta (3,7 vs. 9,8 m/s2). Pölyn pitäisi siksi laskeutua hitaammin ja askelten täytyisi näyttää enemmän Kuussa (1,6 m/s2) pomppimiselta kuin Maassa tallustelulta. Asiaa ei kuitenkaan noteerata Yksin Marsissa -elokuvassa mitenkään. Painepuvun massan tuoma lisätaakkakaan ei riitä tekemään kävelystä normaalin näköistä (Apollo-astronauttien puvut painoivat lähes 100 kg, ja siltikin he pomppivat pitkiä matkoja). Erhe ei ole anteeksiannettava edes teknisten vaikeuksien vuoksi – suuren budjetin leffassa tietokonegrafiikka tai kuvaustekniikan tuunaus olisi voinut pelastaa jo paljon.

* Toinen elokuvassa täysin huomiotta jäävä tosiasia on säteily-ympäristö. Tuoreet mittaukset osoittivat, että Marsissa 500 päivää lomaileva astronautti saisi reissullaan pyöreästi 1 Sv (sievertin) ylimääräisen säteilyannoksen ja planeettojenvälisessä avaruudessa vastaava ajan viettävä sitäkin enemmän. Määrä vastaa NASAn standardeissa rajaa yhden astronautin koko urallaan saamalle ylimääräiselle säteilyannokselle, nostaen tilastollista syöpäriskiä muutamalla prosentilla. Todellisessa elämässä Marsiin menijät joutuisivatkin viettämään suuren osan ajastaan säteilysuojassa niin matkalla kuin perilläkin. Elokuvan maailmassa on siis joko keksitty uusia suojamateriaaleja, tai sitten kriteerejä on vain höllennetty että päästään käymään perillä...

Marsin yleiset olosuhteet (tai vähän sinnepäin)

Elokuvan ehdoton ”pääpahis” on punaisen planeetan kaasukehä, jota vastaan Mark Watney (Matt Damon) joutuu alituiseen taistelemaan. Alhainen paine pakottaa pitämään painepukua ulkona liikkuessa. Kylmä tappaa potut ja myrkyllinen ympäristö on täysin elinkelvoton. Kuinka siellä voi kukaan selvitä?

Käytännön vastaus on yllättävä: muutetaan ympäristöä ohjaajan mielen mukaan. Tuntuu nimittäin, että elokuvassa kaasukehän vaikutuksia vuoroin liioitellaan, vuoroin väheksytään.

* Marsissa toki on pölymyrskyjä, ja niistä on havaittu salamointiakin. Aivan kuin elokuvassa, paitsi että siinä myrsky on vain aivan liian tehokas. Vaikka Marsin tuuli todella nostaa isompia hiukkasia mukaansa kuin Maassa (kiitos sikäläisen painovoiman), ei sielläkään kovalla tuulella ikkunaan ropise sentään mitään soraa kuten leffassa. Kyse on pölymyrskystä, jossa tuuli onnistuu kuljettamaan vain mikrometrien tai millin kokoisia kappaleita. Kun kaasu on lisäksi hyvin ohutta, sellaisen puhurin pahin vaikutus on kolojen ja saumojen tukkiminen, pidemmän päälle kenties myös pintojen hiominen. Ja siltikin robotilaskeutujat ovat selvinneet pinnalla toimivina vuosikausia, pölystä ja myrskyistä huolimatta.

Ja vaikka myrskyllä olisikin vaikutusta, ei oikeita Mars-astronautteja lähetettäisi pakosalle myrskyn tullen. Planeetan olosuhteet osattaisiin ottaa huomioon jo etukäteen, ja paikat vain suojattaisiin myrskyltä.

Mikään marsilainen tuuli ei oikeasti pukkaa tonnien painoista rakettia kumolleen, tai edes lennätä ihmistä metrien päähän. Sellainen on silkkaa Hollywood-liioittelua.

* Muutamia kaasukehän asioita hoidetaan elokuvassa oikein komeasti oikein. Pölypyörteet ja pilvet näyttävät aivan sellaisilta kuin pitääkin.

Myöhemmässä kohtauksessa Watney paikkaa ilmastointiteipillä (sekä kiristysliinoilla ja ilmeisesti jollain äärimmäisen kestävällä muovipressulla) asumuksensa seinään repeytyneen parimetrisen reiän. Tuulensuojana yhdistelmä voisi ehkä toimia. Mutta sitten homma menee överiksi: Watney paineistaa huoneen uudelleen hengityskelpoisella ilmalla. Ja paikka pitää – vaikka paine huoneessa nousee satakertaiseksi ulko”ilmaan” verratuna. Ja lisäksi ulkona puhisevan tuulen voima (joka ei nyt ole edes myrskytasoa) riittää elokuvassa lepattamaan paineistettua pressua edestakaisin kuin löysää muovipussia! Vaikea uskoa, kuten sitäkään, että teippi-pressu -yhdistelmä pitäisi painetta niin hyvin, että elintärkeän hapen vuoto pysyisi siedettävänä, ja että kukaan uskaltaisi oleskella asumuksessa ilman painepukua. Hyvää ratkaisussa on vain se, että niin kauan kun paine-ero on noin valtava, vuodosta huolimatta ulkoa ei varmaankaan pääsee tilalle myrkyllistä hiilidioksidia.

Ilmastointiteipillä voi kuitenkin tunnetusti tehdä lähes mitä vain. Sillä todella saattaisi hyvinkin paikata haljenneen ja happea vuotavan kypärän hätäratkaisuna, aivan kuten elokuvassa. Paikkauksen jopa ehtisi hyvin tehdä, jos happisäiliössä vain olisi riittävästi painetta eikä reikä olisi liian suuri. Näin siis, mikäli teipin tarrapinta nyt yleensäkin tarttuu Antarktiksen talven lämpötiloissa mihinkään, ja sulkeutuu tiiviisti huolimatta joka paikassa koko ajan leijuvasta pölystä.

Entäpä elokuvassa nähdyt pinnanmuodot? Nehän ovat ensi silmäyksellä karun lumoavia ja varsin ”marsilaisia”. Kanjonit, kalliot ja vuoret ovat kerroksineen ja kuoppineen tosiaan erittäin vakuuttavia. Pinnalta löytyvät pienet aaltoilevat hiekkakasat ja kivet näyttävät pitkälti siltä kuin ne oikeastikin Marsissa ovat. Löytyy aavikkoa, kallioita, hiekkaa, pölyä ja tomua. Kyllä sen Marsiksi tunnistaa.

Mutta. Acidalia Planitia, Watneyn väitetty asunpaikka Marsissa, on suuressa mittakaavassa eräs niitä kaikkein tasaisimpia seutuja Marsissa. Sieltä ei löydy yhden yhtä sellaista jylhää kallioseutua, jotka ympäröivät tukikohtaa elokuvassa. Ja toisaalta Marsin pinnalla on paljon enemmän vaihtelua pienessä mittakaavassa (eli kiviä, dyynejä, mäkiä, kuoppia, kumpuja ja pieniä kraattereita) kuin elokuvan tasaisilla lakeuksilla.

Eivätkä maisemat juuri muutu elokuvassa, vaikka paikka vaihtuu.

Watney käy tekemässä mutkan vanhan Mars Pathfinder -laskeutujan luona, ja löytää sen moukan tuurilla hiekkaan hautautuneena. Mutta todellisissa kuvissa seutu on kuitenkin varsin kivikkoista. Ei sieltä löydy tuulen liikuteltavissa olevaa hiekkaa läheskään tuollaisia määriä.

Toisessa vaiheessa Watney ajalee kohti itäkaakkoa ja 3500 kilometrin päässä olevaa Schiaparellin kraatteria. Reitille mahtuisi paljon hulppeita näkymiä jokiuomista jättimäisiin louhikkoihin, mutta päähenkilö vain mennä jurruuttaa autollaan länkkäreistä tai Mad Maxista tutun näköistä tasaista aavikkoa korkeiden kallioiden välissä. Itse Schiaparelliin siirtyminenkin jää leffassa ikävästi huomiotta, vaikka sen reunavuoristo olisi ollut komeaa katsottavaa. Matalimmankin kohdan ylitys kun vaatii satojen metrien nousua vain muutamien kilometrien matkalla.

* Ja Schiaparellin pohja on tietysti aivan toisenlainen kuin elokuvassa.

Pottupenkit silkkaa potaskaa?

Watneyn pelastus on kiinni (muunmuassa) siitä, onnistuuko hänen kasvattaa perunoita Marsissa. On toki mahtavaa, että mies sattuu olemaan botanisti, mutta herää kysymys: mitä ihmettä kyseisen tieteen edustaja tekee Mars-lennolla? Eikö astro- tai mikrobiologilla olisi reissulla enemmän annettavaa? Vähättelemättä yhdenkään biologin tietoja voisi lisäksi myös väittää, että jopa geologi tai insinööri saattaisi tietää Watneyn tarvitsemat perusasiat kasvien kasvatuksesta.

Tärkeämpää kuitenkin on, miten juuri niiden perunoiden kasvattaminen Marsissa onnistuu yhtään keneltäkään? Kuinka juhlaruuaksi tarkoitetut ja vuoden päivät(?) tyhjiöpakattuna olleet perunat enää edes ovat elinkelpoisia? Voisi luulla, että ne on esikeitetty tai ainakin pakastekuivattu ennen lentoa. Avaruuslennolla kun tupataan yleensä olemaan varsin tarkkoja mukana olevan tilavuuden ja massan suhteen.

* Perunoiden kasvatusalustakin epäilyttää. Pelkkä ihmisen – tai minkä tahansa eläimen – uloste on ravintoarvoltaan erittäin tujua. Sonta sekoitetaankin aina pintamaahan suhteellisen pienissä määrissä, jotta hajoittajaeliöt (mikrobit, madot, sienet, sun muut) saavat pilkottua tavarasta kasveille sopivampaa. Vaikkei miehitetty Mars-lento steriili ympäristö olekaan, sopivien jätteenhajoittajien mukanaolo ei ole kovin todennäköistä: Jätteitä ei ilmiselvästi ole tarkoitettu kompostoitaviksi, sillä jätepökäleetkin on yksittäispakattu ja nimikoitu! Lisäksi suolistobakteereitkin voivat osoittautua ongelmaksi kasveille. Ja, vaikka marsperässä ihan varmasti on perunoiden tarvitsemia hivenaineita, siinä on nykytietojen mukaan myös myrkyllisiä suoloja ja raskasmetalleja.

On siinä potuilla kestämistä.

Ylihulppeat avaruusalukset ja itsesiivoutuvat asumukset

Yksin Marsissa -elokuvassa matkat planeettojen välillä taittuvat jättimäisellä Hermes-avaruusaluksella. Siro alus itsessään on ehkä se kaikkein uskomattomin teknologia koko elokuvassa.

Hermeksen merkittävin osa on asuinmoduuli, jonka pyöriminen tuntuu astronauteista painovoimalta. Teoreettisista mahdollisuuksista huolimatta pyörivän aluksen käytännön tekniset ongelmat tekevät siitä toistaiseksi silkkaa utopiaa. Lisäksi Hermeksen korkeat huoneet ja tyhjä tila ovat pelkkää rahanhukkaa. Kaikki ylimääräinen kun maksaa massan ja polttoaineen kautta todella paljon. Todellisella Mars-lennolla ei kannattaisi pröystäillä millään, vaan tähdätä kaikessa tylsän käytännölliseen. Puitteet sekä matkalla että perillä olisivat paljon vaatimattomammat.

* Hermeksen moduulirakenne altistuu moneen kertaan suurille rasituksille. Sitä rääkätään parilla gravitaatiolingolla, äkillisellä ex tempore -jarrutuksella (johon liittyvä räjäytys on itsessäänkin jo suuri ongelma), sekä ottamalla vauhdissa mukaan uusi raskas moduuli. Tosielämässä tuollaiset manööverit olisivat riskialttiita, jos eivät ehkä täysin mahdottomia kestettäviä. Mutta leffassa edes liitoskohdat eivät nitise.

* Asiaa enemmän ymmärtävät kertoivat, että elokuvan ratalaskutkin ovat päin prinkkalaa. Gravitaatiolingot toki toimivat, ja sellaisen avulla saa sekä lisättyä avaruusaluksen nopeutta että muutettua kurssia. Ongelma on siinä, että Hermes-aluksen ajoitus on linkojen kanssa sellainen, ettei se millään onnistuisi saavuttamaan ensin Maata, sitten Marsia ja lopuksi Maata.

Marsissa Watney yrittää macgyveröidä itsensä selviämään jos jonkinmoisesta pulasta. Aivan aluksi hän huomaa aivan oikein, että suurimmat huolenaiheet ovat hengityskelpoinen ilma sekä vesi. Happiongelmaa ei varsinaisesti käsitellä, sillä hengitysilmaa saadaan automaattisesti jostain minitehtaasta, joka ilmeisesti toimii moitteetta. Vettä Watney taas päättää polttaa hydrasiinista, mikä toki on periaatteeltaan aivan toimiva ja loistava idea. Paitsi että hydrasiini ainoastaan sattuu olemaan erittäin myrkyllinen aine jo ihokosketuksessa. Mutta parin testin jälkeen päähenkilömme kyhäämä systeemi toimii jo kuin junan vessa.

* Suurin osa Watneyn asumuksen laitteista toimii kuukausikaupalla ilmeisen ongelmitta. lmanpuhdistuslaitteitakaan ei tarvitse rassata, vaikka niiden käyttöikä hipoo jo monikymmenkertaista alkuperäiseen verrattuna. Myös energiansaanti toimii moitteetta kuukaudesta toiseen, kunhan aurinkopaneelit välillä putsailee pölystä. Tämän osoituksena planeetan ainoan asukkaan talon huipulla pitää näkyä olla suuritehoinen valonheitin pyörimässä. Marsissa elely on ilmeisen helppoa. (Tai no, räjähtäähän asumuksen ilmalukko toki irti yhdessä kohtauksessa. Arvelen kuitenkin ihan laskelmia tekemättä, ettei posaus riittäisi lennättämään sitä kymmenen metrin päähän, edes Marsin painovoimassa. Seinä tai jokin sauma vain repeäisi.)

Watney korjaa Mars-autonsa kaksi vajavuuttakin oivasti. Hän pidentää ajomatkojaan repimällä jostain toisen yhteensopivan akun, mutta mielenkiintoisempaa on, että hän lämmittää elintilansa radioaktiivisella ydinparistolla. Vaikka pariston kuori periaatteessa suojaakin tehokkaasti säteilyltä, vekottimen kuskaus metrin päässä päähenkilöstä kuulostaa hieman riskaabelilta. Etenkin, jos autossa pitää olla yhtäjaksoisesti pari kuukautta.

* Sekä majapaikka että auto pysyvät puhtaina, vaikka mies istuskelee ja makailee yhtenään pihalla katsellen maisemia. Hänen pitäisi tuoda vaatteissaan asuintiloihin paljon pölyä ja hiekkaa (varusteiden täydellinen puhdistus kun lienee mahdotonta). Yhtä epäloogisesti kaikkea säestää Watneyn inhoama diskomusiikki. Mentiinpä mihin tahansa.

Valoa nopeampaa chattailyä?

Yksin Marsissa muistuttaa useaan otteeseen radiolähetysten aikaviiveestä, joka johtuu Maan ja Marsin pitkästä etäisyydestä. Pelkkä viestin kulku suuntaansa kestää 3–22 minuuttia, riippuen siitä millä kohdalla planeetat ovat radoillaan.

Jahka Watney saa yhteyden Maahan, viestintä näyttää voivottelusta huolimatta kuitenkin lähinnä nopeiden tekstiviestien vaihdolta. Viestien välittömyyttä ei sanota, mutta niin vihjataan. Kun Watney ja NASAn väki lähettelevät kommentteja toisilleen, he istuvat vastauksen saadessaan tismalleen samoissa asennoissa kuin edellisen viestin lähettäessään. Sama toistuu, joka kirjoittelukerralla, kuukaudesta toiseen. Todellisuudessa viestien edestakaisia matkoja odotellessa ehtisi kuitenkin käydä vaikka kahvilla. Tai ehkä vaihtaa asentoa.

Ilmeisesti Ridley Scott halusi planeettojenvälisestä chattailystä valoa nopeampaa?

On myös varsin vaikea kuvitella, että...

  • ...Marsia kiertäisi niin monta satelliittia, että jotain paikkaa voitaisiin seurata lähes ympäi vuorokauden.
  • ...edes Marsiin jääneen astronautin vuoksi muutettaisiin useiden satelliittien ratoja tai tehtäisiin muita hätiköityjä päätöksiä.
  • ...NASAn Mars-lennonjohdosta pitäisi juosta ruokalaan etsimään Mars-karttaa, ihan vain jotta saadaan selville mihin Watney on matkalla.
  • ...koulutettu astronautti joutuisi kyselemään kollegoiltaan, että mikä hänen rutiininomainen tehtävänsä sillä hetkellä on.
  • * ...vetyliekin väri olisi keltainen.
  • * ...astronautti onnistuisi käyttämään pukunsa ilmanpainetta propulsiosysteeminä avaruudessa leikkaamalla hanskaansa reiän. Koska materiaalit, massakeskipiste sekä massan hitaus.
  • ...Marsin olosuhteissa avaruuspuvun rikkonut ja haavan tehnyt kepakko ei toisi mukanaan myrkyllisiä aineita sisältävää pölyä ja haava parantuisi muutamilla tikeillä.
  • ...avaruusaluksen komentaja heittäisi mitään sanomatta tuosta vain avaruuspukunsa päälle (ehkä parissa minuutissa), ja menisi ilman syytä tekemään toisten töitä.
  • ...ensimmäisenä maahanpaluupäivänä mentäisiin suoraan opetushommiin.

Mutta mitäs pienistä.

Kaikista yllä luetelluista puutteista huolimatta huolimatta elokuva on ihan oikeasti katsomisen arvoinen. Etenkin, jos pitää avaruustutkimuksesta, Marsista, lähes-realistisesta scifistä, tai vain leppoisasta jännityksestä.

Kannattaa muistaa, ettei miltään elokuvalta voi ikinä odottaa täydellistä vastaavuutta oikean maailman kanssa. Vaikka tämänkin leffan olisi voinut suunnitella hieman (paljon?) paremmin, se on silti ehkä tarkin ja hienoin kertomus siitä, miten Marsissa voisi todella pärjätä.

Arvostelun kirjoittaja on Mars-tutkimukseen erikoistunut planeettageologi.

* Alkuperäiseen artikkeliin on tehty seuraavat muutokset:
10.10.2015 klo 20.00:
Muutamia lauseita selvennetty ja lisätty kommentti vetyliekin väristä.
10.10.2015 klo 23.30: Lisätty useita kommentteja (mm. Marsin säteily-ympäristöstä, gravitaatiolingosta, räjähdyksistä, avaruuspukujen massasta) sekä linkit Schiaparelli-kraatterin kuvaan ja pölymyrskyn salamointiin.
11.10.2015 klo 12.00: Lisätty kommentti astronautin hanskassa olevasta reiästä.