kaasukehä

Mitä? Onko Venuksessa elämää? Nasa kaavailee lennokkia ottamaan selvää.

La, 03/31/2018 - 17:52 Markus Hotakainen

Marsia on perinteisesti pidetty Aurinkokunnan planeetoista ykköskandidaattina Maan ulkopuolisen elämän tyyssijaksi. Ei kuitenkaan niin perinteisesti kuin voisi kuvitella.

Vielä 1800-luvun puolivälissä Venus oli yhtä lailla tapetilla, kun pohdittiin elämää muualla maailmankaikkeudessa. Vasta Marsin kanavien löydyttyä 1870-luvun loppupuolella vaaka kallistui vankasti punaisen planeetan puolelle.

Kanavat eivät olleetkaan merkki kehittyneen sivilisaation olemassaolosta, vaan ne osoittautuivat näköharhaksi. Silti Mars säilytti statuksensa kaikkein kiinnostavimpana tutkimuskohteena.

Venusta on toki tutkittu sekä kiertoradalta että muutaman tunnin pinnalla toimineiden panssaroitujen luotainten avulla, mutta elämä ja Venus eivät oikein ole mahtuneet samaan lauseeseen.

Sisemmän naapuriplaneettamme olosuhteet ovat kieltämättä ankarat. Siinä missä Marsissa on harva kaasukehä ja pakkasta normisti satakunta astetta, Venuksessa kaasukehän paine on pinnalla samaa luokkaa kuin Maan merissä kilometrin syvyydessä, pintalämpötila on yli 450 celsiusastetta ja taivaalta sataa happoa. Ja planeetta on rutikuiva.

Tutkijat ovat silti palanneet vanhaan ajatukseen Venuksen mahdollisesta elämästä, mutta toisin kuin 1800-luvulla, jolloin naapuriplaneettamme arveltiin muistuttavan olosuhteiltaan meikäläisiä sademetsiä, tällä kertaa tarkastelun kohteena on Venuksen kaasukehä ja koko planeettaa peittävä pysyvä pilviverho.

"Venuksella on ollut yllin kyllin aikaa synnyttää elämää", arvelee tutkimusta johtanut Sanjay Limaye Wisconsinin yliopistosta. "Joidenkin mallien mukaan Venuksessa oli elinkelpoinen ilmasto ja pinnalla nestemäistä vettä jopa kahden miljardin vuoden ajan eli paljon pidempään kuin Marsissa arvellaan olleen."

Maan ilmakehästä on löytynyt bakteereja yli 40 kilometrin korkeudesta. Muutenkin pieneliöiden sietokyky tuntuu olevan erinomainen: niitä on kuumissa lähteissä, merten syvänteissä, happojärvissä, melkein missä tahansa. Miksei sitten myös Venuksen kaasukehässä korkeudella, jolla paine ja lämpötila ovat siedettävissä rajoissa?

"Maassa tiedämme elämän pärjäävän hyvin happamissa oloissa. Se voi käyttää ravintonaan hiilidioksidia ja vapauttaa rikkihappoa", toteaa tutkimukseen osallistunut Rakesh Mogul. Hän muistuttaa, että Venuksen kaasukehä koostuu suurimmaksi osaksi hiilidioksidista ja sen pilvet rikkihappopisaroista.

Itse asiassa Venuksen mahdollista elämää pohdittiin jo 1960-luvulla, jolloin planeetalle alettiin lähettää luotaimia. Niiden tekemien mittausten mukaan 40–60 kilometrin korkeudessa olosuhteet ovat sellaiset, että mikrobitasoinen elämä voisi olla mahdollista.

Niin ikään tutkimuksessa mukana ollut Grzegorz Slowik oli jo aiemmin todennut, että maapallolla esiintyy bakteereja, jotka absorboivat eli imevät itseensä valoa samaan tapaan kuin luonteeltaan toistaiseksi tuntemattomat hiukkaset, jotka saavat aikaan tummia läiskiä Venuksen pilviverhossa.

"Venuksessa havaitaan ajoittain esiintyviä tummia, rikkiä sisältäviä läiskiä, jotka erottuvat erityisesti ultraviolettisäteilyn aallonpituuksilla. Ne ovat näkyvissä useita päiviä muuttaen muotoaan ja kirkkauttaan kaiken aikaa", Limaye kertoo.

Tutkijoiden mukaan pilviverhon läiskät muistuttavat Maan järvissä ja merissä esiintyviä leväkukintoja, mutta Venuksen tapauksessa ne esiintyvät korkealla kaasukehässä. Hiukkasten koko näyttää olevan lähes täsmälleen sama kuin joillakin Maan bakteereilla, mutta toistaiseksi Venusta tutkineissa luotaimissa ei ole ollut instrumentteja, joilla olisi voitu erottaa elollinen aines elottomasta.

Venuksen kaasukehää ja sen mahdollista elämää voitaisiin tutkia esimerkiksi suunnitteilla olevalla VAMP-luotaimella (Venus Atmospheric Maneuverable Platform). Se olisi eräänlaisen ilmalaivan ja lentokoneen hybridi, joka voisi leijua ja liikehtiä Venuksen kaasukehässä korkeuksilla, joilla olosuhteet ovat otolliset pieneliöiden kannalta.

Jo sitä ennen uutta tietoa on ehkä saatavissa Venäjän suunnittelemalla Venera-D-luotaimella, johon NASA on mahdollisesti osallistumassa. 2020-luvulle kaavaillussa projektissa olisi kiertolaisluotain ja laskeutuja sekä NASAn toteuttama pinta-asema ja kaasukehässä leijuva tutkimusalus.

Venuksen elämän "renessanssista" kerrottiin Wisconsinin yliopiston uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Astrobiology-tiedelehden verkkoversiossa.

Kuvat: Northrop Grumman Corporation (VAMP) ja Akatsuki/Institute of Space and Astronautical Science/Japan Aerospace Exploration Agency (Venus)

Hubble selvitti ensimmäisen kerran super-Maan kaasukehän koostumuksen

Ti, 02/16/2016 - 18:03 Markus Hotakainen
55 Cancri e


Eksoplaneetta 55 Cancri e on niin sanottu super-Maa, noin kahdeksan kertaa maapalloa massiivisempi kiviplaneetta. Sen kaasukehä on rutikuiva.


Hubble-avaruusteleskoopin avulla onnistuttiin ensimmäisen kerran määrittämään super-Maa-luokkaan kuuluvan eksoplaneetan kaasukehän koostumusta ja ominaisuuksia. Se koostuu pääosin vedystä ja heliumista, vesihöyrystä sen sijaan ei näy jälkeäkään.

Planeetta kiertää Kravun tähdistön 55 Cancri -tähteä, jonka etäisyys meistä on noin 40 valovuotta. Se on jo aiemmin saanut lempinimen "Timanttiplaneetta", sillä sen kokoon ja massaan perustuvien mallien mukaan planeetan sisuksissa on runsaasti hiiltä.

"Tulos on hyvin jännittävä, sillä ensimmäisen kerran olemme onnistuneet havaitsemaan spektristä 'sormenjälkiä', jotka kertovat, mitä kaasuja super-Maan kaasukehässä esiintyy", riemuitsee Angelos Tsiaras Lontoon University Collegesta. Tsiaras kehitti havaintojen käsittelyssä käytetyn analyysimenetelmän yhdessä Ingo Waldmannin ja Marco Rocchetton kanssa.

"55 Cancri e:n kaasukehästä tehdyt havainnot viittaavat siihen, että planeetta on onnistunut pitämään otteessaan merkittävän määrän vetyä ja heliumia kaasupilvestä, josta se alun perin muodostui."

Super-Maat ovat oletusten mukaan Linnunradan yleisin planeettatyyppi. Hubble-avaruusteleskoopilla on yritetty aiemmin tutkia kahden muun samaa kokoluokkaa olevan eksoplaneetan – GJ1214b ja HD97658b – kaasukehiä, mutta niistä ei saatu riittävän tarkkoja spektrejä.

55 Cancri e on kuitenkin poikkeuksellinen super-Maaksi, sillä se kiertää hyvin lähellä tähteeän. Vuoden pituus on ainoastaan 18 tuntia ja pintalämpötilan arvellaan olevan noin 2 000 celsiusastetta. 

Havainnot perustuivat planeetan ylikulkuihin tähden editse. Hubblen avulla muodostettiin useita spektrejä, joita käsittelemällä saatiin erotettua tähden ja sitä kiertävän planeetan spektrit. Mittausten mukaan kaasukehässä näyttäisi olevan myös syaanivetyä eli sinihappoa. Se viittaa myös hiilen esiintymiseen planeettaa ympäröivässä kaasukehässä. 

"Havaittu syaanivedyn runsaus viittaisi siihen, että kaasukehässä on hyvin suuri hiilen ja hapen suhde", arvioi 55 Cancri e:n kaasukehän kemiallisen mallin laatinut Olivia Venot.

"Jos syaanivedyn ja muiden molekyylien esiintyminen varmistetaan muutaman vuoden kuluessa uuden sukupolven infrapunateleskoopeilla, se tukisi teoriaa, että tällä planeetalla on runsaasti hiiltä, joten se on hyvin eksoottinen maailma", toteaa puolestaan Jonathan Tennyson. "Tosin syaanivety eli sinihappo on äärimmäisen myrkyllistä, joten se ei ole planeetta, jolla haluaisin asustaa."

Havainnoista kerrottiin Hubblen kotisivuilla ja tutkimus on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä.

Kuva: ESA/Hubble, M. Kornmesser (kuva on visualisointi siitä, miltä planeetta voisi näyttää)

Sininen taivas on vain sadan valovuoden päässä

To, 11/26/2015 - 09:21 Markus Hotakainen
GJ 3470 ja sen planeetta

GJ 3470 on punainen kääpiötähti, jolla on Neptunuksen kokoinen eksoplaneetta GJ 3470b. Se kiertää tähteään vain hieman yli viiden miljoonan kilometrin etäisyydellä, joten planeetan kiertoaika eli "vuosi" on runsaat kolme vuorokautta, noin 80 tuntia.

Planeetta on nelisen kertaa Maata suurempi, joten se on selvästi pienempi kuin "kuumat jupiterit", jollaisia suuri osa toistaiseksi tunnetuista eksoplaneetoista on. 

GJ 3470b löytyi jo vuonna 2012, mutta nyt siitä on tehty havaintoja, joiden perusteella taivas olisi planeetan pinnalta katsottuna sininen – mikäli planeetalla on kiinteä pinta. Tähtitieteilijät ovat pystyneet selvittämään, että planeetan kaasukehä sirottaa voimakkaasti sinistä valoa samaan tapaan kuin Maan ilmakehä. 

Kun eksoplaneetta kulkee Maasta katsottuna tähtensä editse, osa tähden valosta kulkee planeetan kaasukehän läpi. Näin saadaan spektroskopian keinoin määritettyä kaasukehän koostumus, mutta se ei ole helppoa. Usein eksoplaneettojen kaasukehissä on pilviä, jotka haittaavat tarkkojen havaintojen tekoa. 

GJ 3470b:tä tarkkailtiin LCOGT-verkoston (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network) kaukoputkilla Havaijilla, Yhdysvalloissa, Chilessä, Australiassa ja Etelä-Afrikassa. Jo aiemmin oli saatu viitteitä, että sen kaasukehässä tapahtuu niin sanottua Rayleigh-sirontaa, jota aiheuttavat pienet hiukkaset. Nyt asialle saatiin varmistus.

GJ 3470b on pienin eksoplaneetta, jonka kaasukehässä on onnistuttu havaitsemaan tällaista sirontaa. Planeetan arvellaan olevan pilvien tai udun peitossa, mutta havaintojen perusteella pilvikerroksen alla on tiheä vetykaasukehä, joka sirottaa sinistä valoa. Siellä taivas on siis sininen kuten meilläkin.

"Havainnon ansiosta olemme lähempänä sitä, että voimme ymmärtää yhä pienempien eksoplaneettojen kaasukehien ominaisuuksia. Uudella menetelmällä pystymme tutkimaan niitä vaikka kaasukehässä olisi pilviä", toteaa tutkimusryhmää johtanut Diana Dragomir.

Tutkimuksesta kerrottiin Las Cumbresin observatorion uutissivuilla ja se on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä.

Kuva: NAOJ

Talvi tulee Titaniin

Pe, 11/13/2015 - 20:58 Markus Hotakainen
Titanin etelänavan pilvi

Saturnusta kiertävä Cassini-luotain on tehnyt jättiläisplaneetan suurimmasta kuusta Titanista havaintoja, jotka kertovat talven olevan tulossa rytinällä.

Cassini kuvasi jo vuonna 2012 Titanin etelänavan yläpuolella noin 300 kilometrin korkeudessa leijailevan laajan pilvimuodostelman. Se ei kuitenkaan ole mitään verrattuna sen alapuolella 200 kilometrissä piileskelevään jääkidepilveen.

Pilvi saatiin kuvattua luotaimen infrapunaspektrometrillä, jolla pystytään tarkastelemaan Titanin tiheän kaasukehän eri kerroksia lämpösäteilyn aallonpituuksilla. Jääpilvi on varsin harva ja muistuttaa lähinnä maanpinnan läheisyydessä esiintyvää sumua.

Sekä korkeammalla oleva pilvimuodostelma että sen alla oleva jääkidepilvi ovat merkkejä Titanin eteläiselle pallonpuoliskolle koittavasta talvesta. Titanin vuodenajoilla on pituutta noin 7,5 vuotta, joten hyinen vuodenaika on jokseenkin kylmimmimmillään, kun Cassinin taival päättyy vuonna 2017.

 

 

"Kun tarkastelimme infrapuna-alueen havaintoja, jääpilvi erottui selvemmin kuin mikään aiemmin näkemämme", toteaa Carrie Anderson NASAn Goddardin avaruuslentokeskuksesta. "Se löi meidät täysin ällikällä."

Titanin napaseutujen jääpilvet eivät muodostu samalla tavalla kuin Maan ilmakehän sadepilvet, jotka syntyvät vesihöyryn noustessa maanpinnalta yhä korkeammalle ja samalla jäähtyessä. Tietyllä korkeudella lämpötila ja ilmanpaine ovat otolliset vesihöyryn tiivistymiselle pieniksi vesipisaroiksi.

Titanin kaasukehän metaanipilvet muodostuvat tällä tavoin, mutta korkeammalla esiintyvien napaseutujen pilvien synty on seurausta toisenlaisesta prosessista.

Kaasukehän virtaukset kuljettavat kaasuja lämpimän pallonpuoliskon napa-alueelta kylmän pallonpuoliskon navalle. Siellä "lämmin", utua muistuttava hiilivedyistä ja typpiyhdisteistä koostuva kaasu vajoaa alemmas ja jäähtyy kaiken aikaa. Eri kaasut tiivistyvät pisaroiksi eri lämpötiloissa, jolloin tuloksena on eri korkeuksilla esiintyviä pilvikerroksia. 

Cassini saapui Saturnukseen vuonna 2004, jolloin Titanin pohjoisnavalla oli sydäntalvi. Sittemmin siellä on menty kohti kevättä ja jääkidepilvet ovat kadonneet. Samaan aikaan niitä on ilmestynyt etelänavalle, mikä kertoo kaasukehän kiertoliikkeen suunnan muuttumisesta.

Napaseutujen jääpilvien laajuus, korkeus ja koostumus auttavat tutkijoita ymmärtämään Titanin talviolosuhteita. Aiemmin kuvattujen jääkidepilvien perusteella lämpötila laskee etelänavalla vähintään -150 celsiusasteeseen. Nyt havaittu pilvi on alempana, missä on vielä kylmempää. Jääkiteet koostuvat erilaisista yhdisteistä, joissa on vetyä, hiiltä ja typpeä.

"On jännittävää seurata Titanin talven alkuvaiheita", toteaa niin ikään Goddardin avaruuslentokeskuksessa työskentelevä Robert Samuelson. "Kaikki etelänavalta tekemämme havainnot osoittavat, että eteläisen talven tulo on paljon ankarampi kuin Titanin pohjoisen talven loppuvaiheet."

Havainnoista kerrottiin NASAn uutissivuilla

Kuvat: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

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.

Pluto-ohilennon ensimmäisiä tiedetuloksia: Typpijäätikkö ja vuotava kaasukehä

Ti, 07/14/2015 - 08:29 Jarmo Korteniemi
Kuva: JHUAPL/SwRI

New Horizons -luotaimen tutkimustiimi on julkistanut ensimmäiset tieteelliset löydökset kääpiöplaneetasta. Ne perustuvat viimeisen kahden viikon aikana tehtyihin mittauksiin. Pääkohtia on neljä:

  1. Plutolla on metaani- ja typpijäinen napalakki, joka erottuu koostumukseltaan selvästi päiväntasaajan tummasta materiasta. Napa-alueet vaikuttavat varsin samankaltaisilta kuin Neptunuksen Triton-kuulla on. Asiaa osattiin jo aiemmin epäillä, mutta nyt se on varmistettu.
  2. Pluto on luultua suurempi: Sen halkaisija onkin 2350–2390 kilometriä. Pluto nousi samalla suurimmaksi tunnetuksi kääpiöplaneetaksi. Aiemmin Plutoa luultiin hieman pienemmäksi kuin kauempana kiertävä, tarkasti 2324–2348 km levyiseksi todettu Eris.
  3. Pluto on luultua harvempi. Suurempi läpimitta laskee tiheyttä (koska massa ei ole muuttunut). Plutossa on siis enemmän jäätä ja vähemmän kiveä kuin aiemmin oletettiin. Eris on yhä massiivisin ja tihein kääpiöplaneetta: se on 27 % Plutoa raskaampi.
  4. Pluton kaasukehä toimii eri tavoin kuin luultiin. Havaintoja kaasukehästä karkaavista typpi-ioneista alettiin saada jo 4–5 miljoonaa kilometriä odotettua etäämmältä. Tämän perusteella kaasukehä onkin paljon luultua aktiivisempi ja sen materiaa katoaa avaruuteen nopeammin kuin mallit antavat ymmärtää. Tai sitten typen muuttuminen ioneiksi toimiikin eri tavoin kuin luultiin. Kaasukehän pitäisi myös olla oletettua ohuempi, sillä sen paksuus perustuu vanhaan läpimittaan. Pluton kaasukehän toiminta on ollut tutkijoille suuri haaste, aina löytymisestään lähtien. Alla oleva kuva osoittaa paitsi Maan ja Pluton suhteelliset koot, niin myös kaasukehien koot.

New Horizons on nyt lähettänyt viimeiset navigointia varten ottamansa kuvat Maahan, ja keskittyy nyt lähiohituksen kiireisiin kuvaus- ja mittaustoimiin.

Juttu perustuu Planetary Societyn blogissa kerrottuihin tietoihin NASAn tiedotustilaisuudesta.

”Marsilta löytyi kaasukehä – taas!”

Ma, 11/18/2013 - 13:16 Markus Hotakainen

Itse asiassa uusimman punaiselle planeetalle matkaavan luotaimen tehtävänä ei ole etsiä Marsin kaasukehää, vaan selvittää, mitä sille on tapahtunut ja tapahtuu kaiken aikaa. Vuosimiljardien takainen tiheä hiilidioksidikehä on riutunut pelkäksi henkäykseksi: kaasukehän paine Marsin pinnalla on suunnilleen sama kuin 40 kilometrin korkeudessa täällä Maassa.

MAVEN eli Mars Atmosphere and Volatile Evolution tutkii kiertoradalta käsin planeetan kaasukehän koostumusta ja erityisesti sen yläosien vuorovaikutusta aurinkotuulen kanssa. Kun Marsin magneettikenttä muinoin katosi, Auringosta puhaltava hiukkastuuli pääsi suoraan kosketuksiin kaasukehän kanssa ja alkoi raastaa kaasua avaruuteen.

Mars-tutkimuksen ohjenuorana on jo pitkään ollut ”Follow the Water” eli suorana kökkökäännöksenä ”Seuratkaa vettä”. Vesi on ollut keskeinen elementti Marsin ja sen mahdollisen elämän kannalta, joten vedestä ja sen jättämistä jäljistä voidaan selvittää planeetan kehityshistoriaa.

Vaikka MAVEN tarkasteleekin veden sijasta kaasukehää, liittyy myös sen tekemä tutkimus kiinteästi veteen. Marsin muinainen vesi katosi, kun kaasukehä harveni, ilmasto muuttui ja lämpötila laski. Pääpiirteissään tapahtumat tunnetaan, mutta yksityiskohdissa on vielä paljon epäselvää.

 

900-kiloisen (polttoaineineen yli 2,5-tonnisen) luotaimen kyytiin on ahdettu kaikkiaan kahdeksan tutkimuslaitetta. Useimmat niistä keskittyvät tarkkailemaan Marsin lähiavaruutta ja aurinkotuulen vaikutusta kaasukehän yläosissa vallitseviin olosuhteisiin. Laitteista peräti kuusi tutkii eri tavoin sähköisesti varattuja hiukkasia – niiden energiaa, tiheyttä ja nopeutta – ja loput kaksi kaasukehän yläosien ja ionosfäärin ominaisuuksia.

MAVEN-luotaimen tekemälle tutkimukselle on asetettu neljä tavoitetta: selvittää kaasujen karkaamisen vaikutus Marsin olosuhteisiin aikojen kuluessa, kaasukehän yläosien ja ionosfäärin nykyiset olosuhteet ja vuorovaikutus aurinkotuulen kanssa, kaasujen karkaamisen nykyinen tahti sekä kaasukehän isotooppisuhteet. Yhtenä tärkeänä tutkimuskohteena on myös kaasukehän vähäinen metaani ja sen mahdolliset syntyprosessit, joilla saattaa olla yhteys Marsin mahdolliseen elämään.

 

Luotaimen laukaisun on määrä tapahtua Cape Canaveralista tänään illalla kello 20.28 Suomen aikaa. Jos lähtö siirtyy, pelivaraa on kolmisen viikkoa: laukaisuikkuna on auki joulukuun 7. päivään saakka. Matka Marsiin kestää kymmenen kuukautta eli luotain on perillä ensi vuoden syyskuussa.

Lokakuun 2014 aikana luotain asettuu lopulliselle ellipsin muotoiselle radalleen, jolla se on etäisimmillään noin 6 000 kilometrin päässä Marsin pinnasta, mutta viistää alimmillaan kaasukehän yläosia 150 kilometrin korkeudessa. Yhden Maan vuoden kestävän tutkimusjakson aikana MAVENin radan alin piste lasketaan viisi kertaa vielä alemmas, aina 125 kilometriin saakka.

Laukaisua seuraava NASAn blogi löytyy täältä ja lähtöä voi seurata suorana nettilähetyksenä täältä.

Edellinen Marsia tutkimaan lähetetty luotain oli Intian Mangalyaan, joka laukaistiin avaruuteen marraskuun alussa.

 

Kaasusta kiveksi – mitä Marsissa tapahtui?

Pe, 10/25/2013 - 13:06 Markus Hotakainen

Naapuriplaneettamme Mars on kuiva, kylmä ja kenties kuollut maailma, mutta kuten täällä meilläkin ”ennen oli kaikki paremmin”. Nuoruudessaan punainen planeetta oli vetinen, leuto ja mahdollisesti elävä maailma. Siinä välissä tapahtui jotain, mikä muutti Marsin.

Keskeisenä tekijänä on jo pitkään pidetty tiheän, suurimmaksi osaksi hiilidioksidista koostuneen kaasukehän katoamista. Marsilla on yhä kaasukehä ja se on yhä melkein pelkästään hiilidioksidia, mutta se on hyvin harva: paine planeetan pinnalla on suunnilleen sama kuin Maan ilmakehässä 40 kilometrin korkeudessa.

Kaasukehässä muinoin ollut vesihöyry on hajonnut vedyksi ja hapeksi, jotka ovat karanneet avaruuteen. Kauan sitten Marsin sula tai ainakin osittain sula ydin jähmettyi, magneettikenttä katosi ja aurinkotuuli pääsi puhaltamaan suoraan kaasukehään. Näin tiedetään tapahtuneen, koska samaa tapahtuu edelleen.

Vuosimiljardien takaisessa tiheässä kaasukehässä olleen hiilidioksidin on arveltu sitoutuneen Marsin muinaisiin järviin ja mahdolliseen valtamereen, ja muodostaneen karbonaattimineraaleja. Ongelmana on se, että Marsista ei ole löydetty karbonaatteja niin runsaasti kuin niitä pitäisi olla – jos sitoutumisteoria pitäisi kutinsa. Siksi myös hiilidioksidin on arveltu kadonneen avaruuteen.

Tällä viikolla Nature Communications -verkkolehdessä julkaistussa tutkimuksessa Tim Tomkinsonin johtama ryhmä raportoi ensimmäisen kerran suorista todisteista, että Marsissa on todella tapahtunut hiilidioksidin sitoutumista mineraaleihin. Tutkimuksessa olivat mukana Scottish Universities Environmental Research Centre -ympäristöntutkimuskeskus ja Glasgow’n yliopisto sekä Lontoon Luonnonhistoriallinen museo, jonka kokoelmissa on kappale Marsia.

Tutkijoiden tarkastelun kohteena on ollut Lafayette-niminen meteoriitti, joka on peräisin punaiselta planeetalta. Kivenmurikka on löytynyt Tippecanoesta Yhdysvalloista, mutta sen tarkkaa löytöpaikkaa tai -aikaa ei tunneta. Kivi oli Purduen yliopiston kokoelmissa, kun O. Farrington tunnisti sen meteoriitiksi vuonna 1931.

Lafayetten meteoriitti painaa 800 grammaa ja se luokitellaan nakliitiksi, sillä koostumukseltaan se muistuttaa Nakhlan lähelle Egyptiin vuonna 1911 pudonneen kivisateen kappaleita. Tutkittu meteoriitti on jähmettynyt kivisulasta noin 1,3 miljardia vuotta sitten ja se päätyi Marsin pintaan osuneen törmäyksen viskaamana avaruuteen 11 miljoonaa vuotta sitten.

Tutkijat totesivat, että meteoriitissa esiintyvä sideriitti-niminen hiilipitoinen mineraali on peräisin ”hiilihapotuksesta”: kun vesi ja siihen sitoutunut hiilidioksidi ovat reagoineet oliviini-mineraalin kanssa, osa oliviinista on korvautunut sideriittikiteillä.

Lafayette-meteoriitista tehty ohuthie näyttäytyy vääräväri- ja röntgenkuvan yhdistelmässä kirjavana mosaiikkina: vihreä on piitä, punainen rautaa ja sininen kalsiumia. Turkoosina erottuvan oliviinin on korvannut paikoin oranssina näkyvä sideriitti. Vihreät juovat ovat savimineraalijuonia. Kuvan leveys on 124 mikrometriä.

Koska meteoriitin kiviaines on ollut sulassa muodossa noin 1,3 miljardia vuotta sitten, korvautumisen on täytynyt tapahtua sen jälkeen. Havainto ei siis suoraan kerro siitä, mitä tapahtui neljä miljardia vuotta sitten, kun Marsin kaasukehä ”katosi”, mutta se osoittaa, että hiilidioksidia todella on sitoutunut Marsin kiviin. Ja kun muinaisessa Marsissa sekä vettä että hiilidioksidia oli paljon enemmän kuin nykyisin – tai 1,3 miljardia vuotta sitten – korvautuminen oli todennäköisesti paljon laajamittaisempaa.

Tulokset ovat merkittäviä paitsi Marsin menneisyyden myös mahdollisesti Maan tulevaisuuden kannalta. Kasvihuoneilmiötä voimistavan ilmakehän hiilidioksidin sitomista mineraaleihin on kaavailtu yhdeksi keinoksi hidastaa ilmaston lämpenemistä. Marsin kaasukehän kohtalo osoittaa, että hiilidioksidin sitoutuminen on mahdollista globaaleissa mitoissa, mutta on eri asia, onnistuuko se ihmiskunnalta.