maaliskuu 2018

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)

Video: Kiinan avaruusasema Tiangong-1 putoaa

Kiinalainen hallitsemattomasti Maahan putoava avaruusasema Tiangong-1 tekee parhaillaan viimeisiä kierroksiaan maapallon ympärillä. Video näyttää millainen asema on pääpiirteiltään ja miten maahanpaluu tapahtuu.


Kuten jatkuvasti päivitettävä Tiangongin putoamisen seurantasivumme kertoo, putoaa avaruusasema alas näillä näkymin sunnuntain ja maanantain välisenä yönä.

Aika tarkentuu mitä lähemmäksi putoaminen tulee.

Tiangong-1 ei ole suinkaan suurin Maahan alas pudonnut kappale avaruudesta. Suurimmat putoajat – kuten suuri venäläinen avaruusasema Mir – on pudotettu hallitusti turvalliselle alueelle Tyynen valtameren päällä, ja myös hallitsemattomasti tai vain osittain hallittuja suurten avaruusalusten putoamisia on ollut seitsemän aikaisemmin.

Yksi tällainen oli amerikkalaisen Skylab-avaruusaseman tuho vuonna 1979. Siitä putosi kappaleita Australian eteläosiin ja kerroimme muun muassa näistä Nullarborin autiomaassa kuvatussa videossa. Skylab-osuus alkaa noin kohdassa 7:10.

Viimeisin oli vuonna 1991, kun Neuvostoliiton Saljut-7 -avaruusasema putosi vain osittain hallitusti Argentiinan päällä. Asema oli tarkoitus pudottaa Tyyneen valtamereen, mutta asema ei osunut sinne.

Yllä oleva video perustuu The Aerospace Corporationin videoon, missä on käytetty myös Euroopan avaruusjärjestön videomateriaalia ATV-1 -rahtialuksen maahanputoamisesta.
Musiikkina videolla on Jason Shawin Cycles.

Skylab putosi vuonna 1979 osittain mereen ja osittain Australian eteläosiin. On mahdollista, että myös Tiangong-1 putoaa Australiaan. Kuva on Tiedetuubin videosta.

Tutkijat kehittivät näkymättömyysviitan – toimii vain infrapuna-alueella

Pe, 03/30/2018 - 16:37 Markus Hotakainen

Mitä yhteistä on Hollywood-leffojen dinoilla ja pääjalkaisiin lukeutuvilla kalmareilla? Ne pystyvät katoamaan hetkessä.

Kalifornian yliopistossa Irvinessä on kehitetty materiaali, joka muuttuu tarvittaessa näkymättömäksi. Ihan vielä ei ole päästy tieteistarinoiden "oikeaan" näkymättömyyteen, sillä tutkijoiden kehittämä ohut kalvo toimii vain infrapuna- eli lämpösäteilyn aallonpituuksilla.

"Periaatteessa olemme keksineet pehmeän materiaalin, joka heijastaa lämpöä samalla tavalla kuin kalmarin iho heijastaa valoa", toteaa tutkimusta johtanut professori Alon Gorodetsky (kuvassa vasemmalla).

"Se muuttuu ryppyisestä ja mattapintaisesta sileäksi ja kiiltäväksi, jolloin myös sen lämmönheijastuskyky muuttuu."

Muutos kestää alle sekunnin ja se tapahtuu venyttämällä materiaalia tai johtamalla siihen sähkövirtaa. Pinta muuttuu hetkessä näkymättömäksi infrapuna-aallonpituuksilla.

Keksintö voi tuntua turhalta, koska infrapunasäteily on ylipäätään ihmissilmälle näkymätöntä. Pimeänäkölaitteet ovat kuitenkin olleet sotilaallisessa käytössä jo pitkään. Uusi materiaali vie niiden toiminnalta pohjan, sillä sen avulla joukot voivat "naamioitua" myös lämpösäteilyn aallonpituuksilla.

Sotilaskäyttö ei kuitenkaan ole uudenlaisen materiaalin ainoa sovellusalue. Muuttuvista infrapuna-alueen heijastusominaisuuksista on hyötyä myös esimerkiksi avaruusalusten eristeissä, varasto- ja suojatiloissa sekä rakennusten lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmissä.

Materiaali on rakenteeltaan yksinkertaista, sillä se muodostuu alumiini-, muovi- ja teippikerroksista. Tutkijoiden seuraavana tavoitteena on kehittää prototyypeistä isompia versioita, joita voidaan kokeilla erilaisissa käyttökohteissa.

Uudesta "ihmeaineesta" kerrottiin UCI:n uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Science-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Steve Zylius/UCI

Tätä on odotettu: Pikatesti, joka tunnistaa borrelioosin nopeasti

To, 03/29/2018 - 15:49 Toimitus

Hyvä uutinen ennen kesää: Suomessa on kehitetty uusi tutkimustietoon perustuva pikatesti puutiaisten aiheuttaman borrelioosin tunnistamiseen. Testin avulla antibioottihoito voidaan aloittaa borrelioosipotilaiden kohdalla nopeasti, mikä vähentää tautiin liittyviä jälkioireita. Samalla vältytään tarpeettomilta antibioottihoidoilta.
 

Lymen neuroborrelioosi eli keskushermoston borreliainfektio diagnosoidaan infektioon viittaavien oireiden, aivoselkäydinnesteestä tehtävien laboratoriotutkimusten ja immuunipuolustuksen aktivoitumisen myötä syntyneiden vasta-aineiden tunnistamisen avulla. 

Suomalainen yritys Reagena on nyt kehittänyt näiden menetelmien rinnalle uuden pikatestin, joka nopeuttaa diagnostiikkaa ja auttaa kohdentamaan antibioottihoidon sitä tarvitseville.

Testin idean kehitti Turun yliopiston bakteeriopin apulaisprofessori, erikoislääkäri Jukka Hytönen, jonka tutkimusryhmä myös osoitti testin toimivuuden.

Uusi pikatesti mittaa aivoselkäydinnesteen CXCL13-pitoisuuksia, sillä korkea CXCL13-pitoisuus liittyy lähes yksinomaan hoitamattomaan borrelioosiin.

Aivoselkäydinnesteestä määritettävä CXCL13-kemokiini onkin uusi tärkeä merkkiaine borrelioosin diagnostiikkaan. CXCL13-pitoisuus nousee borrelioosin alussa nopeammin kuin aivoselkäydinnesteen vasta-ainepitoisuus ja toisaalta se laskee nopeasti antibioottihoidon myötä.  

"Olemme osoittaneet, että pikatesti toimii erinomaisesti", Hytönen sanoo. 

"Tähän perustuen ehdotamme, että borrelioosin diagnostiikkaa uudistettaisiin siten, että CXCL13-pitoisuusmittaus tehtäisiin heti aivoselkäydinnestenäytteen oton jälkeen. Nykyään käytäntö on ollut, että mittaus on tehty vasta päivien kuluttua, mutta uudella pikatestillä se on mahdollista tehdä nopeasti."

Uuden testin avulla antibioottihoito voidaan kohdentaa niille potilaille, joilla on ilmeinen borrelioosi. Hytösen mukaan tärkeä huomio on, että ripeästi aloitettu hoito vähentää borrelioosiin liittyvää jälkioireilua.

Samalla vältytään tarpeettomilta, varmuuden vuoksi aloitetuilta hoidoilta, mikä on oleellista antibioottihoitoihin liittyvien haittojen minimoimiseksi ja bakteerien antibioottiresistenssin kehittymisen estämiseksi.

Pikatestin tuloksen saaminen kestää noin 20 minuuttia.

Testilaite Reagenan mainoskuvassa.
Testilaite Reagenan mainoskuvassa.

Nykyään lääkäri tekee usein päätöksen antibioottikuurista ilman tuloksia

Borrelioosin taudinkuvat vaihtelevat paikallisesta ihoinfektiosta keskushermoston, nivelten tai sydämen infektioihin. Puutiaisen puremakohdan ympärille kehittyvä tyypillinen laajeneva ja punoittava ihottuma tulee aina hoitaa antibioottilääkityksellä ilman laboratoriotutkimuksia. 

"Jos borrelioosin alkuvaiheen ihottuma jää kehittymättä tai huomaamatta esimerkiksi sen sijainnin takia, infektio saattaa levitä iholta muihin elimiin. Levinneen taudin oireita voivat olla esimerkiksi moninaiset neurologiset oireet, kuten kasvohermohalvaus ja erilaiset raajojen ja vartalon alueen kiputilat."

Lymen neuroborrelioosin diagnoosi on aina perustaltaan kliininen, eli potilaan kokemaan oireistoon ja lääkärin toteamiin löydöksiin perustuva, mutta diagnostiikan tukena tarvitaan laboratoriokokeita. Borrelioosin osoittamiseksi tehtävistä laboratoriotutkimuksista tärkein on tällä hetkellä borreliavasta-aineiden mittaaminen potilaan verestä ja aivoselkäydinnesteestä.  

"Vasta-aineet syntyvät, kun ihmisen immuunipuolustus aktivoituu elimistöön tunkeutuvaa borreliabakteeria vastaan", selittää Hytönen.

"Tulosten saaminen kestää kuitenkin tällä menetelmällä nopeimmillaankin useita päiviä, jolloin potilasta hoitava lääkäri joutuu usein tekemään päätöksen antibioottihoidon aloittamisesta ilman tätä tietoa."

*

Juttu on käytännössä suoraan kopiopitu Turun yliopiston tiedote.

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

Nyt se on varmaa: Hubblen avaruusteleskoopin seuraaja viivästyy taas

Ke, 03/28/2018 - 13:22 Jari Mäkinen

Kuten kerroimme jo pari kuukautta sitten, on Hubble-avaruusteleskoopin seuraaja James Webb -avaruusteleskooppi vaikeuksissa. Tai siis muuta ongelmaa ei enää ole, kuin että sen saaminen laukaisukuntoon vie pelättyäkin enemmän aikaa. Kuten epäviralliset tiedot jo vihjasivat, on nyt tavoitteena kevät 2020.

1960-luvulla avaruuajan alussa Nasaa johtaneen James Webbin mukaan nimetty uusi avaruusteleskooppi on upea laite. 

Ja kuten aika usein upeat avaruuslaitteet ovat, on JWST myös monimutkainen ja kallis. Tähän mennessä se on kallein Nasan hanke, kun mukaan ei lasketa Kansainvälistä avaruusasemaa. Vaikka mukana kustannuksia jakamassa ovat Euroopan avaruusjärjestö ja Kanada, on pelkästään amerikkalaisille veronmaksajille tulevassa hintalapussa nyt yli kahdeksan miljardia dollaria.

Ei ihme, että ennen kaikkea Yhdysvaltain hallituksen tilitarkastajat ovat seuranneet menoa viime aikoina tarkasti.

Kun JWST oli lähellä tulla peruutetuksi vuonna 2011 (jo sitä ennen olleiden viivytysten ja budjettiylitysten vuoksi), asetettiin tuolloin hankkeelle tämä kahdeksan miljardin dollarin katto. Tuskin kukaan ehdottaa teleskoopin jättämistä Maahan tämän kaiken jälkeen pienen ylityksen vuoksi, mutta nipotusta on tiedossa.

Viime aikoina lopullinen, varsinainen avaruuteen laukaistava teleskooppi on käynyt läpi tiukkoja testejä ensin Nasan Goddardin avaruuslentokeskuksessa, sitten Houstonissa Johnsonin avaruuskeskuksessa ja lopulta Kaliforniassa Northrop Grumman -yhtiön puhdastiloissa, missä teleskooppiosaan sitä odotti myös erikseen testattu avaruusalusosa – se, mikä pitää optiikasta ja havaintolaitteista koostuvan teleskoopin suunnassa ja toiminnassa avaruudessa.

Testit ovat menneet muuten hyvin, paitsi että niiden aikana on löydetty vikoja, joiden korjaamiseen on mennyt hieman enemmän aikaa kuin toivottiin. On normaalia, että tämän kokoisesta laitteesta löytyy pieniä vikoja; voisi jopa sanoa, että ellei mitään löytyisi, kannattaisi olla huolissaan.

JWST:n tapauksessa kuitenkin vikojen korjaaminen on vaatinut suurien osien purkamista ja uudelleen kasaamista, sekä jälleen kerran testaamista.

Erityisen paljon aikaa on mennyt aurinkosuojan kanssa. Se on viidestä kerroksesta koostuva varjo, joka ponnahtaa auki täyteen kokoonsa vasta avaruudessa. Se on avattu täyteen mittaansa, aivan kuten tapahtuu avaruudessa, mutta sen saaminen takaisin tarkasti laskostettuun pakettiin on vienyt kuukausikaupalla ylimääräistä aikaa. 

Lisäksi varjoon on tehty pieniä korjauksia ja siksi se on avattu – ja pakattu ylimääräisen kerran.

JWST:n aurinkosuoja
Uuden avaruusteleskoopin aurinkosuoja on jotakuinkin tenniskentän kokoinen.

 

Jo tätä ennen testaaminen oli noin neljä kuukautta myöhässä, ja siksi laukaisua avaruuteen oli lykätty vuoteen 2019. Sitä ennen laukaisua suunniteltiin jo tämän vuoden lokakuulle, mutta nyt tavoitteena on virallisesti "aikaisintaan" toukokuu 2020.

Seuraavaksi osat liitetään toisiinsa, ja sen kuluessa varmasti tulee eteen vielä hankaluuksia. Niinpä Nasa päätti antaa hankkeelle lisäaikaa, jotta työtä ei tarvitse tehdä liian nopeasti; on parempi viivyttää jo viipynyttä teleskooppia vielä vähän sen sijaan että riskeerattaisiin sen toiminta liialla kiireellä.

JWST on nykyiseen Hubbleen verrattuna paljon parempi ja suurempi. Sen mosaiikkimainen peili on halkaisijaltaan yli kolme kertaa leveämpi kuin Hubblen yhdestä osasta koostuva, avaruussukkulan rahtiruuman koon mukaan tehty peili. Uusi teleskooppi on myös viritetty havaitsemaan paremmin näkyvän valon lisäksi infrapunasäteilyä – sitä kun maanpäälliset kaukoputket näkevät heikonlaisesti ilmakehän vuoksi.

Siinä missä Hubble kiertää Maata ja suunniteltiin sellaiseksi, että astronautit voivat sitä huoltaa avaruussukkulan avulla, viedään JWST noin 1,5 miljoonan kilometrin päähän maapallosta ns. Lagrangen pisteeseen. Siellä se pystyy tekemään paremmin havaintoja, mutta sen huoltaminen laukaisun jälkeen on hyvin hankalaa. Siksi JWST on tehty sellaiseksi, ettei siihen täydy kajota enää laukaisun jälkeen. 

JWST laukaistaan avaruuteen eurooppalaisella Ariane 5 -kantoraketilla, jonka suuri rahtikuorma oli suunnittelun alkaessa levein ja tilavin käytössä olleista kantoraketeista. Mikäli hanke viivästyy tästä vielä edelleen, on mahdollista, että raketti täytyy vaihtaa toiseen. Ariane 5 korvataan nimittäin noihin aikoihin uudella Ariane 6:lla, joka ei ole yhtä voimakas. 

Voi olla, että SpaceX on jo postittamassa Falcon Heavyn esitteitä Nasalle – sen käyttäminen kun saattaisi auttaa budjettipuolella, koska sen käyttäminen on nähtävästi paljon edullisempaa kuin nykyisten isojen kantorakettien.

Piirros JWST:stä avaruudessa.

K2-229b – eksoplaneetta vai rautamasuuni?

Ke, 03/28/2018 - 09:48 Markus Hotakainen

Miltä kuulostaisi maailma, joka on suurelta osin rautaa ja jonka päivälämpötila kohoaa yli 2 000 celsiusasteen? Nyt sellainen on löytynyt.

K2-229b on 339 valovuoden etäisyydellä Maasta. Se kiertää Neitsyen tähdistön suunnassa olevaa kääpiötähteä niin lähellä – alle kahden miljoonan kilometrin etäisyydellä – että "vuoden" pituus on vain 14 tuntia.

Planeetta muistuttaa tiheydeltään Merkuriusta (kuvassa), mutta on selvästi suurempi. Se on kooltaan noin 20 prosenttia Maata suurempi, mutta massaa sillä on 2,6 kertaa enemmän.

K2-229b on siis suurelta osin rautaa.

Pieni etäisyys tähdestä on nostanut sen pintalämpötilan päiväpuolella yli 2 000 celsiusasteeseen. Merkurius kihisee keskipäivällä "vain" 427 asteen helteessä.

Alkujaan planeetta löytyi ylikulkumenetelmällä eli tähden valo himmeni hiukan aina kun kiertolainen vaelsi sen editse. Massaan ja tiheyteen päästiin kiinni säteisnopeusmenetelmällä, kun lähellä tähteä kiertävä massiivinen planeetta sai sen hieman huojumaan.

"Merkurius poikkeaa Aurinkokunnan muista maankaltaisista planeetoista, koska raudan osuus on hyvin suuri. Siten se on saattanut syntyä eri tavalla. Olimme yllättyneitä, että eksoplaneetalla osoittautui olevan yhtä suuri tiheys. Merkuriusta muistuttavat planeetat eivät ehkä olekaan niin harvinaisia kuin olemme kuvitelleet", aprikoi David Armstrong Warwickin yliopistosta.

Samassa järjestelmässä on kaksi muutakin planeettaa. K2-229b on niistä sisin, mutta myös kaksi ulompaa planeettaa kiertää tähteä lähempänä kuin Merkurius kiertää Aurinkoa. Kolmikon tarkemman tutkimuksen toivotaan valaisevan tiheiden planeettojen syntyä yleisemminkin, myös Merkuriuksen osalta.

Tiheä rautamaailma K2-229b on saattanut syntyä, kun tähdestä puhaltava hiukkastuuli ja voimakkaat flare-purkaukset ovat raastaneet alkujaan ehkä Jupiteria muistuttavan planeetan kaasukehän avaruuteen. Toinen vaihtoehto on, että planeetta on syntynyt kahden kookkaan kappaleen törmätessä toisiinsa miljardeja vuosia sitten.

Löydöstä kerrottiin Warwickin yliopiston uutissivuilla ja tutkimus on ilmestynyt Nature Astronomy -tiedejulkaisussa (maksullinen).

Kuva: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Pomot! Pitäkää kiinni pöydistänne! – Tekoäly tulee nyt myös johtajatasolle

Ti, 03/27/2018 - 20:43 Toimitus
Taiteilija Banksyn newyorkilaiseen seinään piirtämä robotti.

Lapin yliopistossa on otettu askel eteenpäin johtamisen tekoälyn kehityksessä. Henkilöstöjohtamisen avuksi on kehitetty simulaatio, joka analysoi ja neuvoo henkilöstövoimavarojen johtamisessa.

Tutkimusjohtaja Marko Kestin mukaan kyseessä on maailman ensimmäinen tekoälyavusteinen henkilöstöhallinnon avuksi kehitetty tekoälypohjainen simulaatio, joka analysoi ja neuvoo johtamisessa.

"Simulaatio poikkeaa täysin perinteisestä analytiikasta, koska se on rakennettu pelimuotoon", kertoo Kesti.

Lapin yliopistossa on kehitetty henkilöstövoimavarojen tuotantofunktiota sekä johtamisen peliteoriaa, johihin simulaatiossa on yhdistetty käyttäytymistietellistä tutkimusta sekä luonnollisesti tekoälyä. Vahvan tekoälyn kehittäjät tunnistavat varmasti hyvin mukana olevat Markovin päätösprosessin, vahvistetun oppimisen ja Bellmanin hyötyfunktion. 

Vaikka tekoäly voisikin tulla pian mukaan johtamiseen, ei Kestin mukaan henkilöstöjohtajien ei tarvitse pelätä työpaikkojensa puolesta, vaan päinvastoin.

Hänen mukaansa tekoälyn avulla henkilöstöjohtamisen arvostus nousee, koska se auttaa luomaan ylivoimaista kilpailuetua. 

"Siitä tulee henkilöstöjohtajan oikea käsi, joka auttaa monella osa-alueella. Se on digitaalinen avustaja, joka sparraa ja neuvoo jokaista esimiestä henkilökohtaisesti. Se auttaa löytämään hyvät esimiesehdokkaat. Sen avulla luodaan henkilöstöstrategia, joka parhaiten tukee liiketoiminnan kehittämistä. Vaikutukset ovat laajat ja on ilmiselvää, että tuottavuushyödyt ovat merkittäviä."

Tekoälyavusteinen simulaatio tekee erittäin tarkkaa liiketoiminta-analytiikkaa.

Se mallintaa todellisuutta, etenkin kun simulaatioon laitetaan organisaation omat tiedot. Tekoäly neuvoo johtamiskäytännöt, joilla saadaan paras tulos sekä taloudessa että työelämän laadussa.

Hyödyt arvioidaan tulevaisuuteen 12 kuukauden liukuvalla laskennalla. Tekoäly arvioi siis henkilöstökehittämistä investointina. 

Simulaatio tuottaa erilaisia tulevaisuuskuvia, jotka mallintavat organisaation haasteita, ongelmia ja mahdollisuuksia. Johtamiskäyttäytyminen vaikuttaa tuloksiin erilaisissa tilanteissa. Näin simulaatio pystyy ennustamaan tulevaa ja opastaa esimiestä toimimaan viisaasti.

Tekoälyavusteisella opetuspelillä voi harjoitella turvallisesti työyhteisön johtamista ja oppia lyhyessä ajassa kokemukset, joiden saaminen kestää yleensä vuosia.

"Näen peliteorian ja tekoälyn kehittämisen henkilöstöjohtamisessa erittäin lupaavana. Haluamme olla tällä haastavalla erikoistumisalueella maailman parhaita", henkilöstötuottavuuden tutkimusta jo yli kymmenen vuotta tehnyt Kesti toteaa. 

*

Jutun pohjana on Lapin yliopiston tiedote. Otsikkokuvassa on Banksyn newyorkilaiseen seinään piirtämä robotti.
 

Tagit

Katse taivaalle – Kuu on nyt komeimmillaan

Ma, 03/26/2018 - 22:56 Markus Hotakainen

Näinä päivinä kannattaa vilkaista ilta- ja yötaivaalla kumottavaa Kuuta. Näkymät ovat upeat.

Usein luullaan, että Kuu näkyy parhaiten täydenkuun aikaan. Silloin se on tietysti kirkkaimmillaan ja loistaa talvisin korkealla taivaalla.

Täydenkuun aikaan kiertolaisemme pinnalta ei kuitenkaan erotu kovinkaan paljon. Tummat "meret" eli valtavat laavatasangot toki, mutta kraattereita ei juuri lainkaan.

Paras aika Kuun vaihtelevien pinnanmuotojen katseluun kiikarilla tai kaukoputkella on puolikuun tietämissä. Silloin Aurinko valaisee Kuuta Maasta katsottuna sivusuunnasta, ja pimeän ja valoisan alueen raja eli terminaattori on Kuun keskivaiheilla.

Pikimustat varjot korostavat kraattereita, vuoria ja vuorijonoja sekä laaksoja ja kukkuloita. Jos malttaa katsella näkymiä vähän pidempään, Kuun pimeältä puolelta ilmestyy näkyviin vuorenhuippuja ja kraattereiden reunavalleja, joihin yhtäkkiä lankeaa kirkas auringonvalo.

Komeimmat maisemat avautuvat Kuun eteläisillä ylänköalueilla, joilla on kraattereita niin tiheässä, että ne menevät paikoin limittäin, lomittain ja päällekkäin.

Ylläolevassa kuvassa näkyvä Clavius on Kuun suurimpia kraattereita: sillä on läpimittaa 225 kilometriä. Ikää Claviuksella on noin neljä miljardia vuotta, mikä näkyy sen kohdalle myöhemmin osuneiden pienempien kraattereiden määrässä.

85-kilometrinen Tycho sen sijaan on nuorimmasta päästä. Se syntyi hieman yli 100 miljoonaa vuotta sitten. Jos dinosauruksilla oli hiukankaan kiinnostusta taivaallisiin asioihin, ne saattoivat nähdä kirkkaan leimahduksen, kun asteroidi iskeytyi Kuun pintaan ja sinkosi törmäyskohdasta kiviä ja pölyä eri suuntiin jopa 1500 kilometrin etäisyydelle.

Kuvat: Markus Hotakainen

Makea maistuu, mutta sitä ei maista – ainakaan lihava hiiri

Ma, 03/26/2018 - 18:01 Markus Hotakainen

Tiedetuubissa on jo aiemmin kerrottu tutkimustuloksista, joiden mukaan ylipaino vaikuttaa makuaistiin. Erityisesti makean maistaminen heikkenee.

Hiirillä tehtyjen kokeiden perusteella lihavilla yksilöillä on paitsi vähemmän makeaa aistivia soluja kuin solakoilla lajitovereillaan, näiden lukumäärältään vähäisempien solujen välittämä aistimus on heikompi.

Nyt on saatu uutta tietoa ilmiön taustalla vaikuttavista tekijöistä. Ylipaino aiheuttaa tulehdustilan, joka vähentää kielessä olevien makusilmujen määrää. Vähennys voi olla jopa 25 prosenttia.

Yhdessä makusilmussa on 50–100 solua, jotka uusiutuvat melko nopeasti: yhden solun elinikä on vain noin 10 vuorokautta. Soluja on kolmea eri tyyppiä ja ne aistivat kaikkia viittä perusmakua.

Andrew Kaufmanin johtama ryhmä tutki Cornellin yliopistossa hiiriä ja niiden makuaistia syöttämällä osalle normaaliravintoa, jossa rasvan osuus oli 14 prosenttia, ja osalle lihottavaa ruokaa, jossa rasvaa oli 58 prosenttia.

Kahdeksan viikon jälkeen lihotuskuurilla olleiden hiirien paino oli keskimäärin kolmanneksen suurempi kuin normaalipainoisten lajitovereidensa.

Samalla kielen makusilmujen määrä oli vähentynyt radikaalisti, mutta solujen koko tai niiden jakauma kussakin silmussa oli ennallaan. Silmujen määrän väheneminen johtui siitä, että ylipainoisilla hiirillä makusoluja kuoli tavallista enemmän ja samaan aikaan uusien solujen synty hidastui.

Tutkimus osoitti myös, että hiirillä, joilla on geneettinen taipumus olla lihomatta, tällaista ilmiötä ei havaittu. Tulos viittaa siihen, että syynä ei varsinaisesti ole rasvapitoisen ravinnon syöminen, vaan rasvan kertyminen kehon kudoksiin.

Lihavuuteen tiedetään liittyvän lievä tulehdustila. Rasvakudos tuottaa tulehdusta edistäviä sytokiinejä, kuten tuumorinekroositekijää TNF-alfa. Se näyttää olevan keskeinen tekijä makusilmujen vähenemisessä, sillä rasvainen ruokavalio lisäsi TNF-alfan määrää makusilmujen ympäristössä.

Sen sijaan hiirillä, joilla TNF-alfaa ei muodostunut, makusilmujen lukumäärä ei vähentynyt ylipainosta huolimatta. Vahvistusta antoi myös havainto, että TNF-alfan ruiskuttaminen suoraan solakoiden hiirien kieleen sai makusilmujen määrän vähenemään, vaikka rasvakudosta oli vähän.

Tutkimus on ilmestynyt PLOS Biology -tiedejulkaisussa.

Kuva(ssa): Markus Hotakainen (38 kiloa sitten; makea maistuu)

Tiangong-1 putoaa: Tiedetuubin tilanneseuranta - alkuperäinen juttu

Ma, 03/26/2018 - 14:12 Jari Mäkinen
Tiangong-1

Kiinalainen avaruusasema Tiangong-1 on putoamassa alas kiertoradalta. Seuraamme tällä sivulla tilannetta; sivun sisältö siis päivittyy koko ajan.

Tuorein putoamisaikaennuste (29.3.2018): 1. huhtikuuta klo 03:52 +/- 15 tuntia.

Putoamispaikkaa ei voida vielä arvioida, mutta alla oleva n2yo.com -sivuston rataseuranta näyttää aseman sijainnin.

Kun asema syöksyy alas, tilanteesta riippuen 10-40% sen massasta (840 kg – noin kolme tonnia) saattaa selvitä pinnalle saakka ja pudota noin tuhat kilometriä pitkälle ja satakunta kilometriä leveälle soiromaiselle alueelle radan alueella. Paikka riippuu siitä, milloin syöksy tapahtuu; suora pudotus alkaa silloin, kun aseman korkeus on noin 80 km ja ilmakehä ottaa siitä tukevan otteen.

Tilanne juuri nyt (29.3. klo 14.00)

Tiangong-1 putoaa alaspäin noin 8 km vuorokaudessa ja sen keskimääräinen ratakorkeus on noin 190 km. Aseman pyörimisnopeus on nyt noin 2:23 kierrosta minuutissa. Alla on hyvä video pyörimisestä, mutta twiitissä mainittu korkeusluku on vanhentunut.

Taustaa

Kiina on laukaissut avaruuteen kaksi avaruusasemaa, Tiangong-1:n vuonna 2011 ja Tiangong-2:n vuonna 2016.

Näistä nyt putoamassa alas on ensimmäinen, Tiangong-1, joka oli virallisesti vain kokeellinen asema. Sen avulla kiinalaiset testasivat telakoitumista avaruusasemaan ja työskentelyä siellä; kaksi miehitettyä lentoa kävikin asemalla, Shenzhou-9 maaliskuussa 2012 ja Shenzhou-10 kesäkuussa 2013.

Tarkalleen ottaen Tiangong-1 on 10,4 metriä pitkä ja 3,4 metriä halkaisijaltaan oleva sylinteri, jonka sisällä on 15 m3 paineistettua asuin- ja työskentelytilaa. 

Asemasta sojottaa ulospäin kooltaan noin 3 x 7 metriä kooltaan olevat aurinkopaneelit ja sen kokonaismassa on 8,5 tonnia. 

Kakkonen on noin 14,5 metriä pitkä ja hieman painavampi.

Hallitsematon maahanpaluu

Yhteys Tiankong-1:een menetettiin joko täysin tai osittain 16. maaliskuuta 2016, ja siitä alkaen asema on pudonnut alaspäin. Ilman toistuvia ratakorjauksia ilmakehän hyvin ohuet rippeet hidastavat aseman ratanopeutta ja saa sen putoamaan alaspäin.

Mitä alemmaksi asema putoaa, sitä nopeammin se putoaa alaspäin.

Alun perin aseman kiertorata oli noin 362 kilometriä korkealla, mutta nyt se on enää vain hieman yli 200 km. Asema putoaa nyt alaspäin useita kilometrejä päivässä ja vauhti kiihtyy koko ajan.

Tuorein putoamisennuste.

Kun korkeus on noin 100 km, alkaa putoaminen toden teolla; mitä alemmas asema tulee, sitä enemmän ilmanvastus sitä hidastaa ja noin 70-80 km:n korkeudesta putoaminen tapahtuu hyvin jyrkästi.

Aseman nopeus putoamisen alkaessa noin noin 28 000 km/h ja ilmanvastus kuumentaa aseman pintaa noin 1400°C:n kuumuuteen. Suurin osa materiaaleista sulaa ja höyrystyy tässä lämpötilassa.

Ilmanvastus myös rikkoo asemaa rakenteellisesti, jolloin pienemmät palat "palavat" helpommin ilmakehän kitkakuumennuksessa. 

Tiangong-1 on kuitenkin sen verran massiivinen ja siinä on lämpöä hyvin sietäviä osia, joten osa siitä selviää aina alas pinnalle saakka; suurin osa ilmakehään syöksyvistä satelliiteista palaa taivaalla kokonaan tähdenlentoina.

Erityisesti rakettimoottorit, telakointiportit ja polttoainesäiliöt saattavat selvitä osittain alas. Yleensä isokokoiset avaruusalukset pudotetaankin tarkoituksella Tyynen valtameren eteläosien päällä alas, jotta niistä ei koidu vaaraa kenellekään. Tiangong-1:een ei kuitenkaan ole yhteyttä, joten se putoaa alas hallitsemattomana.

Noin 10 - 40 prosenttia sen massasta päätynee pinnalle. Tiangong-1:n tapauksessa tämä on siis noin 840 kg – kolmisen tonnia.

Kooltaanhan asema ei ole valtavan suuri, vain hieman isompi kuin esimerkiksi Kansainvälisen avaruusaseman rahtialukset, mutta ne voidaan ohjata tarkasti haluttuun paikkaan ja aikaan alas.

Suomeen Tiankong-1 ei voi kuitenkaan pudota, koska se kiertää Maata radalla, jonka kaltevuus päiväntasaajan suhteen on 42,8°. Tämä tarkoittaa sitä, että putoamispaikka on jossain alla olevan kartan näyttämällä alueella.

Alue on noin tuhatkunta kilometriä pitkä ja satakunta kilometriä leveä alue, eli vaikka osat putoaisivat asutuille seuduille, ne levittäytyvät hyvin laajallle alueelle. Siten riski joutua putoavan avaruusasemaromun kohdalle on äärimmäisen pieni.

Suorana labrasta 13/2018: Tuuli Toivosen puuhamaa on digitaalinen maantiede

Su, 03/25/2018 - 23:07 Jari Mäkinen
Tuuli Toivonen

Tällä viikolla @suoranalabrasta -hanke on paitsi fyysisesti, niin myös aiheeltaan sosiaalisessa medissa; se on geoinformatiikan apulaisprofessori Tuuli Toivosen eräs työväline.

Tuuli, eli @TuuliToivonen, vetää monitieteistä Digital Geography Labia Helsingin yliopistossa. Siis digitaalista maantiedettä!

Se tarkoittaa sitä, että työvälineinä Tuulilla kumppaneineen ovat mm. sosiaalinen media ja matkapuhelinaineistot. Niitä louhimalla päästään aivan uudella tavalla tuottamaan uutta tietoa kestävien kaupunki- ja luonnonympäristöjen suunnitteluun. Lisäksi tutkimusrymässä kehitetään tutkimuksen tueksi uudenlaisia analyyttisiä menetelmiä.

Pääfokuksena ryhmällä on ihmisten kestävä liikkuminen ja saavutettavuus, sekä luonnonympäristöjen monimuotoisuuden säilyttäminen.

Tuulin viestit tulevat paitsi twitteriin @suornalabrasta -tilille, niin myös tähän alas. Viikon loputtua näistä tulee kooste.

Video: Haluatko jännitystä sunnuntaihin? Katso miten Cambridge rökittää Oxfordin!

Kahden kuuluisan brittiyliopiston jo klassikoksi muodostunut soutukilpailu käytiin eilen Thamesjoella. Sen katsominen on paitsi jännää (ja akateemisesti värittynyttä) vaihtelua normaaliin suomalaiseen sunnuntain urheilutarjontaan, niin myös näyttää kuinka teknistä nykyisin soutu(kin) on.


Cambridgen ja Oxfordin yliopistojen välinen soutukilpailu on Brittein saarilla eräs kevään merkeistä. 

Yksinkertaisella The Boat Race -nimellä tunnettua kisaa on käyty vuodesta 1829, jolloin Cambridgen yliopiston St John's Collegen opiskelija Charles Merivale ja Oxfordissa opiskellut ystävänsä Charles Wordsworth saivat ajatuksen soutukilpailusta.

Cambridgen yliopiston joukkue hävisi tuolloin Henley-on-Thamesissa Oxfordia vastaan.

Siitä alkaen hävinnyt yliopisto on haastanut voittajan aina uudelleen, mutta aluksi uusintakilpailuita ei pidetty joka vuosi: toinen soutukilpailu olikin vasta vuonna 1836, jolloin kisapaikka oli Lontoossa Thamesilla Westminsteristä Putneyhyn. 

Kun Oxfordin yliopistoon perustettiin soutuseura vuonna 1839, alettiin kilpailuita pitää vuosittain.

Vuodesta 1845 reitti on ollut neljä mailia, eli noin 6,8 kilometriä Putneyn sillalta lähelle Chiswickin siltaa – siis Lontoon keskikaupungilta katsottuna kaupungin länsipuolella, yläjuoksulla, pääosin Hammersmithin kaupunginosassa.

Tänä vuonna Cambridge voitti Oxfordin vain kolmella veneenmitalla, siis noin puolen sekunnin erolla. Reitin puolivälin tienoilla Hammersmithin sillan luona eroa oli yhdeksän sekuntia.

Oxford on voittanut neljä edellistä kisaa, mutta kun katsotaan koko soutukilpailun historiaa, niin Cambridgellä on pieni etumatka numeroin 83-80.

Cambridgellä on samoin hallussaan rataennätys: vuonna 1998 matka soudettiin aikaan 16 minuuttia ja 19 sekuntia. Tänä vuonna aika oli 17 minuuttia ja 51 sekuntia.

Miesten kilpailun rinnalle otettiin vuonna 1927 myös naisten soutukilpailu. Aikanaanhan soutua(kin) pidettiin naisille muka epäsopivana.

Naiset ja miehet ovat soutaneet täsmälleen samalla reitillä vasta vuodesta 2015 alkaen.

Tänä vuonna Cambridge voitti myös naisten kilpailun.

Perinteisesti Cambridgen joukkueen väri on vaalean vihreä ja Oxfordin tumman sininen – tämä on hyvä pitää mielessä videota katsoessa.

Video on tallenne eilisestä suorasta TV-lähetyksestä ja siinä ovat sekä naisten että miesten kilpailut.

Hiiri muuttaa kesyyntyessään ulkonäköään

Su, 03/25/2018 - 14:55 Markus Hotakainen

Ihmisten kesyttämät ja jalostamat eläimet hevosista sikoihin ja koirista lampaisiin ovat erinäköisiä kuin villit esivanhempansa. Ulkonäköseikat eivät ole pelkästään lajikohtaisia, vaan samanlaisia muutoksia on tapahtunut useilla lajeilla.

Esimerkiksi kaniineilla, koirilla ja sioilla on valkoista karvoitusta, luppakorvat ja lyhyempi kuono kuin villeillä sukulaisillaan. Ilmiötä kutsutaan kesytyssyndroomaksi (domestication syndrome).

Hiirikin on kesyyntynyt, vaikka siitä ei ole ihmiselle ihmeemmin hyötyä, pikemminkin päinvastoin. Tutkijat ovat nyt todenneet, että ihmisasutusten nurkissa rapistelevissa hiirissä on havaittavissa samanlaisia muutoksia kuin tarkoituksella kesytetyissä eläinlajeissa.

Anna Lindholmin johtama ryhmä on tutkinut Zürichin yliopistossa kotihiirtä, Mus musculus domesticus, ja sen populaatiota kaupungin lähistöllä sijaitsevassa navetassa. Kymmenessä vuodessa lajin edustajille on ilmestynyt turkkiin valkoisia laikkuja ja niiden kuonot ovat muuttuneet tylpemmiksi.

"Vähitellen hiiriltä katosi pelko meitä kohtaan ja ne alkoivat osoittaa merkkejä kesyyntymisestä. Se on tapahtunut täysin ilman ihmisen tekemää jalostusta, seurauksena säännöllisestä oleskelusta meidän lähettyvillämme", toteaa Lindholm, joka on tutkinut tyhjässä navetassa asustavia hiiriä jo 15 vuoden ajan.

Kesytyssyndrooman jäljille alettiin päästä 1950-luvun lopulla, kun neuvostotutkija Dimitri Beljajev kesytti Siperiassa kettuja. Hän valikoi jokaisesta pentueesta kesyimmät yksilöt ja vähitellen niiden käyttäytyminen alkoi sukupolvesta toiseen muuttua. Ne eivät enää pelänneet ihmisiä, vaan muuttuivat kesyiksi kuin koirat.

Samalla niiden ulkomuodossa tapahtui muutoksia. Punertavaan turkkiin ilmestyi valkoista, niiden kuono lyheni, korvat alkoivat lerpattaa ja hännät kiertyä kippuralle kuin suomenpystykorvalla.

Ilmiön on todettu johtuvan solutason muutoksista alkionkehityksen alkuvaiheessa. Hermostopienan kantasolut erikoistuvat aikaa myöten huolehtimaan erilaisista kehon ja hermoston tehtävistä. Kesyyntymisen myötä tapahtuvat muutokset sekä käyttäytymisessä että ulkomuodossa voidaan jäljittää samoihin kantasoluihin.

Hiiriä tutkimalla saadaan viitteitä myös muiden, ihmiselle hyödyllisten eläinlajien kesyyntymisestä. Ihminen ei missään vaiheessa ole yrittänyt kesyttää hiirtä, koska se on pahimmillaan todellinen maanvaiva. Se on kesyyntynyt itsestään noin 15 000 vuoden kuluessa, kun ihmisen asuinsijoilta on löytynyt helposti ravintoa.

Tutkijat arvelevat, että esimerkiksi koiran kesyyntyminen sudesta sai alkunsa samanlaisesta passiivisesta suhteesta. Ihmisten lähettyvillä viihtyneet sudet muuttuivat hiljalleen vähemmän aggressiiviksi, mikä teki myöhemmän aktiivisen kesyttämisen helpommaksi.

Tutkimuksesta kerrottiin Zürichin yliopiston uutissivuilla ja se on ilmestynyt Royal Societyn Open Science -verkkojulkaisussa.

Kuva: Linda Heeb

Kiinan holtiton avaruusasema putoaa kiihtyvällä nopeudella alaspäin

Su, 03/25/2018 - 12:48 Jari Mäkinen
Tiangong 1. Kuva: CAST

Nyt on loppu lähellä: kiinalainen avaruusasema Tiangong-1 on tullut hieman ennusteita hitaammin alaspäin radallaan tähän saakka, mutta nyt sen ratakorkeus tulee alaspäin varsin nopeasti. Kenties jo viikon kuluttua se on pudonnut alas. Mutta minne?

Olemme Tiedetuubissa seuranneet tiiviisti Tiangong-1:n putoamista alaspäin radallaan siitä alkaen, kun sen hallitsematon maahanpaluu oli todennäköinen.

Lennonjohto menetti aseman hallinnastaan noin kaksi vuotta sitten, mistä alkaen se on tullut hitaasti alaspäin radallaan. Ilmakehän rippeet hidastavat hieman satelliittien kiertoratanopeutta, ja siksi ilman rakettimoottorilla tehtäviä pieniä ratakorjauksia satelliitit putoavat luontaisesti alas.

Mitä alemmalla kiertoradalla satelliitti on, sitä enemmän sen nopeus hidastuu ja sitä nopeammin se putoaa alaspäin. Nyt nähtävästi Tiangongin tapauksessa tämä lopun loppu on alkamassa, ja viime päivien korkea Auringon aktiivisuus on tuonut lisämausteensa tilanteeseen, koska viimeaikaista voimakkaampi säteily ikään kuin paisuttaa ilmakehän yläosia korkeammalle.

Vielä tammikuun puolivälissä asema oli noin 280 km:n korkeudessa, mutta nyt sen ratakorkeus on jo vain noin 200 km. Putoamistahti on jo nopeutunut olennaisesti ja se kiihtyy vain tästä eteenpäin.

Tuoreimmat arviot putoamisajasta liikkuvat aikavälillä 30. maaliskuuta – 2. huhtikuuta, eli asema saattaisi pudota alas jo ensi viikon lopussa. Eri tahojen erilaisin menetelmin tekemien arvioiden keskiarvo on aprillipäivässä, eli huhtikuun ensimmäisessä – täsmälleen viikon päästä sunnuntaissa.

 

Putoamiskäyrä. Kuva: ESA

Putoamispaikkaa ei voi vielä edes arvioida, sillä asema kiertää maapallon kerran noin 1,5 tunnissa ja putoamispaikan arviointi vaatii tarkan tiedon putoamisajasta. Sitä ei ole vielä saatavilla.

Toistaiseksi varmaa on vain se, että asema ei voi missään nimessä pudota alueille, jotka ovat pohjoisempana tai etelämpänä kuin 42,8°. Suomeen asema ei siis putoa.

Suurin osa maapallon pinnasta on merta, joten todennäköisyys siihen, että asemasta olisi vaaraa ihmisille, on hyvin pieni. Tietysti on mahdollista, että asema putoaa myös jonkun suurkaupungin päälle.

Kun amerikkalainen Skylab-avaruusasema putosi lähes hallitsemattomana alas vuonna 1979, arvioitiin todennäköisyydeksi sille, että siitä tulevat osat osuisivat ihmisiin noin 1:600 000 000 000. Ihmisiä tosin oli tuolloin vain neljä miljardia, joten nyt todennäköisyys on hieman suurempi – mutta silti erittäin pieni.


Asema putoaa todennäköisimmin alueelle, joka on punaisten viivojen välissä päiväntasaajan molemmin puolin.

 

Myös se, kuinka suuria osia asemasta putoaa pinnalle saakka, on vielä epävarmaa.

Valtaosa 10,4 metriä pitkästä ja lähes 10 tonnia massaltaan olevasta asemasta joka tapauksessa höyrystyy ilman kitkakuumennuksen vuoksi sen pudotessa suurella nopeudella ilmakehään.

Asemassa on kuitenkin joitain osia, jotka varmasti kestävät maahanpaluun pätsin. Tällaisia ovat mm. tukevatekoiset telakointiportit ja kuumuutta kestämään suunnitellut rakettimoottorit. Ihan kokonaisina eivät nekään kopsahda maankamaraan tai molskahda veteen, mutta niistä voi olla harmia.

Harmillisia voivat olla myös polttoainesäiliöt, sillä niiden sisällä on varsin myrkyllistä hydratsiinia. Sitä on käytetty polttoaineena, ja mitä todennäköisimmin se palaa maahanpaluun aikana, mutta putoavan romun joukossa saattaa olla tätä syövyttävää ja myrkyllistä polttoainetta.

Jos satut olemaan siis paikalla, kun Tiangong putoaa, niin älä koske romuihin...

Nyt Alaskastakin aletaan ampua raketteja avaruuteen – tällainen on salamyhkäinen Astra

Pe, 03/23/2018 - 20:46 Jari Mäkinen
Astra ABC7-televisioyhtiön videolta otetussa kuvakaappauksessa. Kuva: ABC7

Uusia avaruusalan yrittäjiä syntyy nyt nopeasti ja nähtävästi osa niistä haluaa pysyä varsin salaisina. Kuten tällä viikolla paljastunut Astra, joka aikoo laukaista kaikessa hiljaisuudessa kehittämänsä raketin koelennolle Alaskasta huhtikuun alussa.

Aikanaan satelliitteja lähetettiin suurilla kantoraketeilla avaruuteen vain muutamista avaruussatamista, mutta uudet, pienet kantoraketit ovat muuttaneet tilanteen.

Näiden rakettien asiakkaat haluavat useimmiten satelliittinsa Maan napojen kautta kulkevalle radalle, jolloin laukaisupaikan sijainti lähellä päiväntasaajaa ei ole lainkaan tärkeää; sen sijaan sijainti syrjäisessä paikassa, missä on paljon merta etelässä tai pohjoisessa on olennaista. 

Niinpä Uusi-Seelanti on yksi sopiva paikka, ja lisäksi pohjoisella pallonpuolella Skotlannissa harkitaan oman laukaisukeskuksen perustamista. 

Mukana uudessa avaruuskisassa ovat myös paikat, mistä on lähetetty jo aikanaan tai lähetetään edelleen luotausraketteja – avaruuden puolelle vain pikaiselle menopaluumatkalle lähteviä tutkimusraketteja.

Tällaisia paikkoja ovat muun muassa Andøya Norjan Lofooteilla, Kiiruna Ruotsin Lapissa sekä Kodiaksaari Alaskassa.

Nyt huomion kohteena on tämä karhuistaan tunnettu saari Alaskan eteläosassa.

Sinne avattiin vuonna 1998 Kodiakin laukaisukeskus, joka tunnetaan nykyisin nimellä Pacific Spaceport Complex – Alaska (eli PSCA). Paikkaa operoi Alaskan osavaltion omistama yhtiö, mutta sen tärkeimmät asiakkaat ovat olleet Yhdysvaltain hallitus ja Nasa, jotka ovat tehneet paikalta 17 pienten rakettien laukaisua. Vuonna 2011 sieltä lähetettiin myös satelliitti avaruuteen.

Laukaisukeskus oli suljettuna vuodesta 2014 vuoteen 2016 laukaisuonnettomuuden vuoksi, mutta sittemmin paikkaa on paranneltu ja nyt myös muunneltu kaupallisille rakettilaukaisuille sopivaksi.

Aiemmin jo arizonalainen Vector Aerospace on ilmoittanut tekevänsä laukaisuita Alaskasta. Yhtiön eräs asiakas on suomalainen Iceye, joten on mahdollista ja todennäköistä, että suomalaissatellittejakin tullaan laukaisemaan Kodiakilta taivaalle. Vector kaavailee tekevänsä ensimmäiset lennot Kodiakilta ensi kesänä.

Athena 1 -raketti Kodiakilla
Athena 1 -raketti Kodiakilla vuonna 2001. Kuva: Nasa.

 

Vectorin lisäksi laukaisukeskusyhtiö Alaska Aerospace on kertonut julkisesti myös "kalifornialaisen kaupallisen yhtiön tekevän sieltä P120-nimisen suborbitaalisen laukaisun" maaliskuun lopussa tai huhtikuun alussa. Mitään enempää ei ole kerrottu virallisesti, mutta on todennäköistä, että kyseessä on salamyhkäinen Astra.

Kyseessä on siis koelento, joka ei vie satelliittia avaruuteen, vaan raketti tekee "ainoastaan" lennon korkealle ja putoaa saman tien alas mereen. Merenkulkijoille annetun varoituksen perusteella huhtikuun toinen viikko on todennäköisin ajankohta lennolle.

Vaikka lento ei ole kunnollinen avaruuslento, on se kuitenkin Kodiakin ensimmäinen puhtaasti kaupallinen rakettilaukaisu.

Jos kyseessä on Astra ja sen kaikessa hiljaisuudessa kehittämä raketti, on tämä myös ensimmäinen Kodiakista laukaistava nestemäisellä polttoaineella toimiva raketti; kaikki aikaisemmat ovat käyttäneet kiinteää polttoainetta.

Astran raketista on saatu pientä vihiä jo aikaisemmin, sillä ABC7 -televisioyhtiön helikopteri huomasi yhtiön Alamedassa, Kaliforniassa, olevan hallin pihalla "ohjuksen" ja kanava julkaisi siitä alla olevan videon.

SpaceNews on jäljittänyt Astran lupahakemusten ja muiden dokumenttien perusteella lisätietoja raketista: se on nähtävästi 12 metriä pitkä ja kykenee viemään 100 kg massaltaan olevan kuorman matalalle kiertoradalle Maan ympärillä.

Kyseessä on siis hyvin samankaltainen raketti kuin Vector tai Electron – kaksi muuta uutta pienten satelliittien ja useiden nanosatelliittien laukaisuun sopivaa rakettia.

Sattuuhan sitä paremmissakin (tiede)piireissä – osa 1

Pe, 03/23/2018 - 18:17 Markus Hotakainen

Viime päivinä on mediassa ja varmasti myös akateemisissa kahvipöytäkeskusteluissa naureskeltu kosmologian professori Peter Dunsbylle, joka äskettäin löysi ”hyvin kirkkaan kohteen Trifidi- ja Laguunisumujen lähistöltä”.

Hätäpäissään professori ehätti viestittää siitä netin välityksellä kollegoilleen ja kehotti muitakin tarkkailemaan löytöään, kunnes hyvin pian huomasi itsekin bonganneensa taivaalta planeetta Marsin.

Sattuuhan näitä eikä kosmologian professorilta voi edellyttää tähtitaivaan yksityiskohtien tarkkaa tuntemusta, kun varsinaisena tutkimuskohteena on koko maailmankaikkeus. Tai pitäisi voida, mutta näemmä ei.

Tieteellisen tutkimuksen yksi keskeinen lähtökohta on kyseenalaistaminen, niin havaintojen kuin teorioidenkin. Joskus se vain innostuksen huumassa unohtuu. Ja siitä sitten seuraa näitä hassuja löytöjä, jo aiemmin tehtyjä keksintöjä ja tuulesta temmattuja väitteitä.

Hypoteesit on tietenkin paljon helpompi osoittaa vääriksi kuin oikeiksi, mutta vääriksi osoittautuneet hypoteesitkin viitoittavat usein tietä kohti sitä oikeaa tai ainakin parempaa teoriaa.

Kun Albert Einstein kehitti vähän yli 100 vuotta sitten yleisen suhteellisuusteorian, hän joutui lisäämään yhtälöihinsä niin sanotun kosmologisen vakion, hihasta vedetyn poistovoiman. Se piti staattiseksi mielletyn maailmankaikkeuden kasassa, sillä gravitaatio olisi muuten saanut kosmoksen luhistumaan kasaan.

1920-lopulla todettiin, että maailmankaikkeus ei olekaan staattinen, ikuisesti samanlaisena pysyvä, vaan se laajenee. Kosmologista vakiota ei enää tarvittu, koska maailmankaikkeuden luhistumisen esti sen jatkuva laajeneminen.

Einstein piti kosmologisen vakion lisäämistä "suurimpana munauksenaan" – mutta ei voinut tietenkään tietää, että tuli tehneeksi tuplamöhläyksen.

1990-luvun lopulla todettiin, että maailmankaikkeuden suhteen oltiin sittenkin oltu väärässä. Se kyllä laajenee, mutta ei vähitellen hidastuen, vaan kaiken aikaa kiihtyen. Jokin saa maailmankaikkeuden koon kasvamaan nopeammin ja nopeammin. Universumissa täytyy olla aiemmin tuntematon poistovoima, joka kumoaa gravitaation jarruttavan vaikutuksen.

Kosmologinen vakio is back! Vaikka sitä sanotaankin pimeäksi energiaksi. Albert Einstein erehtyi kahdesti.

Maailmankaikkeuden laajenemisesta ja muistakin ominaisuuksista on tehty kohta kolmenkymmenen vuoden ajan havaintoja Hubble-avaruusteleskoopilla, mutta läheltä piti, ettei kalliista kaukoputkesta tullut täysi susi.

Kun Hubble vietiin avaruussukkulalla kiertoradalleen ja sen kameroilla otettiin ensimmäiset kuvat, tähtitieteilijöiden suut loksahtivat auki, mutta muista syistä kuin olisi voinut odottaa. Kristallinkirkkaiden ja huipputarkkojen otosten sijasta ruudulla näkyi suttuista puuroa, joka oli laadultaan kehnompaa kuin harrastajakaukoputkilla otetut kuvat.

Hubble oli likinäköinen. Pian selvisi syykin. 2,4-metrinen pääpeili oli hiottu väärin. Ei tyystin, mutta ratkaisevasti: paraboloidin muotoinen pinta on reunoiltaan neljä mikrometriä liian loiva. Virhe oli luonteeltaan sellainen, että kuka tahansa huolellinen harrastaja pystyy kaukoputken peiliä hioessaan moisen välttämään.

Onneksi Hubble-avaruusteleskooppi oli alkujaankin suunniteltu huollettavaksi avaruudessa, joten pikaisesti – tai niin pikaisesti kuin se avaruustekniikan osalta on mahdollista – rakennettiin korjausoptiikkamoduuli, joka käytiin vaihtamassa yhden havaintoinstrumentin tilalle. Hubble sai periaatteessa silmälasit, vaikka todellisuudessa ne rakentuvatkin pienistä peileistä.

Virheistä opitaan, mutta suoranaisten huiputusten hyötyjä on vaikea keksiä, pikemminkin niistä on pelkkää haittaa.

Vuonna 1908 harrastaja-paleontologi Charles Dawson osui Sussexissa kotinsa lähistöllä hiekkakuopalle, jossa joukko työmiehiä oli lapioimassa soraa. He näyttivät Dawsonille luunpalasia, joita olivat löytäneet soran seasta. Tai itse asiassa he olivat löytäneet kokonaisen kallon, mutta se oli lapion iskusta rikkoutunut palasiksi.

Osa palasista oli ehtinyt jo hukkua hiekan ja soran joukkoon, mutta käsiinsä saamista osista Dawson sai koottua jonkinlaisen hahmotelman hajonneesta kallosta.

Ja se oli mullistava! Kun Luonnonhistoriallisen museon tutkija Arthur Woodward tarkasteli kalloa huolellisesti, hän tuli siihen tulokseen, että se on vähintään 500 000 vuotta vanha. Kallossa oli samanlaisia piirteitä kuin apinoilla, mutta leukaluu ja erityisesti hampaat muistuttivat ihmisen purukalustoa.

Charles Darwinin evoluutioteorian puuttuva rengas oli vihdoin löytynyt. Tässä oli ihmisen esi-isä, tieteelliseltä nimeltään Eoanthropus dawsoni eli kansanomaisemmin Piltdownin ihminen.

Paitsi ettei ollut. Usko löydön aitouteen oli kuitenkin niin vahva, että kallo pystyttiin osoittamaan väärennökseksi vasta 1950-luvun alussa, pitkälti yli 30 vuotta Charles Dawsonin kuoleman jälkeen.

Kallon luut olivat vanhoja, mutta eivät kuitenkaan 50 000 vuotta vanhempia. Ihmisen kallosta peräisin olevien palasten lisäksi todistuskappaleina olleet leukaluu ja hampaat olivat orangin ja soran seasta löytynyt yksittäinen kulmahammas oli kuulunut simpanssille. Hampaistoa oli viilailtu, jotta se muistutti enemmän ihmisen hampaita.

Edelleenkään ei tiedetä, oliko huijari Dawson itse vai joku muu. Joka tapauksessa Piltdownin ihminen johti tutkijoita harhaan vuosikymmenten ajan. Ihmisen uskottiin kehittyneen Euroopassa, vaikka nykykäsityksen mukaan sukujuuremme ovat vahvasti Afrikan puolella.

Tieteellisessä tutkimuksessa tehdyt virheet – elleivät sitten ole häikäilemättömiä huijauksia – johtuvat usein tietämättömyydestä tai taitamattomuudesta, mutta joskus syynä voi olla myös lapsellisuus. Tosin silloin kyse ei ole varsinaisesti tieteellisestä tutkimuksesta.

Nikola Tesla, erityisesti sähkötekniikan alalla useita merkittäviä keksintöjä tehnyt amerikanserbi, oli jo pikkupoikana kiinnostunut kaikesta mahdollisesta maan ja taivaan välillä. Ihan kirjaimellisestikin.

Tesla oli huomannut, että hengittäessään hyvin tiheään eli hyperventiloidessaan hän alkoi tuntea olonsa kevyeksi. Siitähän voisi olla apua lentämisessä!

Poikamaisella innolla Tesla päätti testata teoriaansa saman tien. Hän nappasi käteensä sateenvarjon, kapusi navetan katolle ja hengitteli hetken kiivaasti sisään ja ulos, kunnes alkoi tuntea huimausta. Silloin oli Teslan mielestä oikea aika hypätä – ja hän myös hyppäsi.

Tömähdys maahan vei pojalta tajun ja hän toipui saamistaan vammoista vasta viikkojen kuluttua. Ehkä neron varhaiset, joskin epäonnistuneet kokeilut lentämisen saralla saivat hänet myöhemmällä iällään mieltymään syvästi kyyhkysiin.

Jatkuu…

Kuvat: www.natedsanders.com, NASA/ESA, John Cooke

Video: Saisiko olla superkylmää kvanttifysiikkaa nanojääkaapissa?

Kvanttitietokoneeseen tarvitaan nanojääkaappi. Sellaisen tekemiseen ja paljon muuta nanotekniikkaan ja kvanttifysiikkaan liittyvää tutkimusta tehdään Aalto-yliopistossa akatemiaprofessori Jukka Pekolan tutkimusryhmässä.


Akatemiaprofessori Jukka Pekola Aalto-yliopistosta on puuhannut koko ikänsä lähellä absoluuttista nollapistettä, koska siellä tapahtuu kaikenlaista kiinnostavaa. Luonnonlait eivät heitä kärrynpyörää, mutta lait ovat erilaisia kuin arkisessa maailmassamme.

Siellä toimivat suprajohteet, eli materiaalit, joissa sähkövirta kulkee ilman olennaista vastusta. Ja siellä tapahtuu kvanttimekaanisia ilmiöitä: esimerkiksi systeemit voi olla samaan aikaan kahdessa eri tilassa, tai että toisistaan erilliset kvanttisysteemit voivat kytkeytyä toisiinsa. Siis vähän sama kuin nanokokoinen auto voisi olla samaan aikaan punainen ja sininen, ja yhden auton ratin kääntäminen saisi toisen auton kääntymään samanaikaisesti sadan kilometrin päässä.

"Kun aikaisemmin vain tutkimme näitä ilmiöitä, niin nyt olemme jo toisessa vaiheessa, missä käytämme hyväksi aitoja kvanttimekaanisia ilmiöitä", iloitsee Pekola ja ennustaa, että tällä alalla on tulossa paljon läpimurtoja lähivuosina – myös Suomessa, mutta tästä lisää myöhemmin.

Suomi on kylmä maa

Suomessa on pitkät perinteet hyvin kylmän ja siellä tapahtuvien ilmiöiden tutkimuksessa. Professori Olli Lounasmaa, suomalaisen fysiikan eräs suuruuksista, nosti silloisen TKK:n Kylmälaboratorion maailman huipulle ja onnistui tekemään useita kylmyysennätyksiä, eli jäähdyttämään laitteitaan erittäin lähelle absoluuttista nollapistettä.

Absoluuttinen nollapiste −273,15°C on kylmin mahdollinen lämpötila, koska silloin atomienkin liike jähmettyy paikalleen. Fyysikot alkavat lämpötilojen laskun tuosta pisteestä, eli nollasta Kelvinistä (0 K). Kylmyysennätys on edelleen Espoossa. Vuonna 2000 siellä saavutettiin lämpötila, joka oli vain 0,000 000 000 1° nollan yläpuolella.

Samaan aikaan kuitenkin Suomessa oli toinen kylmäfysiikan tutkimusryhmä, Jyväskylässä, ja Pekola oli siellä.

"Olen opiskellut ja aloittanut työni täällä Otaniemessä Olli Lounasmaan ryhmässä", kertoo Pekola. "Olin ensin 1980-luvun alussa diplomityöntekijänä ja sitten väitöskirjatutkijana. Aiheenani olivat ultramatalat lämpötilat, eli käytimme Helium-3 -nestettä ja tutkimme suprajohtavuutta siellä. Tämä oli tuolloin tärkeä tutkimusala ja tästä myönnettiin myös Nobelin fysiikan palkinto vuonna 1996."

1990-luvun alkupuolella kiinnostus suuntautui laajemmin matalien lämpötilojen tutkimukseen. Siellä esimerkiksi lämpöliike pienenee ja siksi siellä tapahtuu paljon jänniä kvantti-ilmiöitä, joiden ymmärrettiin tarjoavan paljon mahdollisuuksia uudenlaisille mikro- ja nanovalmistustekniikoille.

"Suomalainen Mikko Paalanen oli ollut tuolloin tutkimassa näitä asioita Yhdysvalloissa kuuluisassa Bell-laboratoriossa, ja hän oli tulossa Suomeen. Hän sai professuurin Jyväskylän yliopistosta, missä haluttiin panostaa kylmä- ja nanotutkimukseen. Hän rekrytoi minut ryhmäänsä, joten lähdin Jyväskylään."

Pekola kertoo, miten he saivat tutkia Jyväskylässä muun muassa ensimmäisinä Suomessa yhden elektronin ilmiöitä, jäähdyttimiä, lämpömittareita. Ryhmästä tuli nanoelektroniikan ja nanofysiikan pioneereja Suomessa.

"Lämpömittarin kehittäminen oli ensimmäinen suuri innostukseni. Meillä oli kova halu tehdä yhden elektronin transistoreita, eli sellaisia mitä nyt tehdään täällä meidänkin laboratoriossa nyt ihan vasemmalla kädellä. Emme kuitenkaan onnistuneet siinä Jyväskylän yksinkertaisessa laboratoriossamme, mutta saimme tehtyä lämpömittarin. Se on vähän kuin köyhän miehen transistori, jossa on vain yksi elektroni. Nyt sellaisia käytetään nyt monissa paikoissa, koska se ei vaadi minkäänlaista kalibrointia."

Vuonna 2002 jo professoriksi edenneelle Pekolalle tarjottiin mahdollisuutta perustaa Aaltoon oma tutkimusryhmä, joten hän päätti palata Otaniemeen. Nyt hän johtaa Pico-nimistä ryhmää, joka jatkaa elektronien ja hyvin matalien lämpötilojen kanssa. Nykyisin tosin perustutkimuksen ohella superpakkasesta ja sen ilmiöistä koetetaan tehdä tylsää arkitekniikkaa.

Yksi hankkeista on nanojääkaappi. Se ei ole vielä lähelläkään arkikäyttöä, mutta sillä tai sen avulla kehitettävällä tekniikalla voisi olla paljon sovelluksia. Esimerkiksi kiihkeän kehityksen kohteena oleva kvanttilaskenta vaatii superkylmää ympäristöä, ja jos siitä joskus tulee tavallista, se vaatii sitä, että lähellä absoluuttista nollaa olevia lämpötiloja on joka puolella – ei vain tutkimuslaitoksissa.

Tunneloitumistemppu, ja miten se tehdään

"Tämä nanojääkaappi lähti liikkeelle ihan perustutkimuksesta. Olimme kiinnostuneita energian kuljetuksesta pienissä nanorakenteissa. Lämmönkuljetus on erittäin tärkeä asia jopa ihan tavallisissa mikropiireissä, joissa lämpö täytyy saada siirtymään ulos. Erityisen tärkeää tämä on kvanttilaitteissa, missä lämpö pitää saada siirtymään paikasta toiseen, jolloin voidaan tehdä täsmäjäähdytystä."

Yksinkertaistettuna nanojääkaappi toimii siten, että "siirrämme kappaleesta pois kaikkein kuumimpia elektroneja, jolloin se jäähtyy." Periaate on sama kuin kahvin jäähdyttäminen puhaltamalla: puhallus siirtää höyryä sivuun kahvikupista, jolloin kuumimmat kaasumolekyylit kahvin päällä lentävät pois ja viileämpiä atomeja jää jäljelle.

Tarkennusta kysyessä Pekola antaa suorat ohjeet nanojääkaapin tekemiseen; ihan kotioloissa sen nikkarointi ei kuitenkaan onnistu. "Teemme puhdastilassa monikerroksisia metallirakenteita nanomittakaavassa litografisesti. Ikään kuin piirrämme elektronimikroskoopilla kuvioita muovipintaan ja sitä voidaan käyttää maskina, kun pinnalle höyrystetään metallia. Tuloksena on noin kymmenen nanometrin, metrin miljardisosan kokoisia rakenteita. Kun tätä toistetaan monta kertaa päällekkäin eri metalleilla ja maskeina toiminut muovi lopulta poistetaan, saadaan haluttu kolmiulotteinen nanorakenne."

Metallien väliin voidaan myös laittaa eristekerroksia, joiden läpi sähkö kulkee ainoastaan tunneloitumalla. Tunneloituminen tarkoittaa sitä, että hiukkanen voi läpäistä potentiaalivallin, jonka ylittämiseen sillä ei klassisen fysiikan mukaan olisi riittävästi energiaa. Sähköstaattinen potentiaalivalli syntyy siitä, että materiaali tai sen ominaisuus vaihtuu.

"Jos käytetään hyvin tavallisia, tunnettuja materiaaleja kuten vaikkapa alumiinia tai kuparia, niin osa niistä muuttuu suprajohteiksi hyvin matalissa lämpötiloissa, toiset pysyvät tavallisina. Alumiini on suprajohde noin yhden kelvinin lämpötilassa ja kylmemmässä."

Suprajohtavassa materiaalissa sähkövirta kulkee käytännössä ilman vastusta, mutta lisäksi materiaaliin muodostuu niin sanottuja energia-aukkoja. Sen sisällä on elektronien kannalta kiellettyjä tiloja samalla tavalla kuin puolijohteissa on energia-aukkoja.

"Hiukkaset, jotka sattuvat osumaan energia-aukon kohdalle, eivät pääse tunneloitumaan, mutta ne, jotka ovat yläpuolella, pääsevät tunneloitumaan. Tämä saa aikaan sen, että energiaa siirtyy normaalimetallista suprajohteen puolelle."

Jääkaappien tekeminen on nykyisin varsin perustekniikkaa, ja siksi kiinnostavampaa onkin niiden variaatioiden ja sovellusten kehittäminen. Yksi näistä on kvanttitietokoneiden lämmönsiirtoon liittyvät ongelmat, jotka pitää ratkaista ennen kuin laitteet saadaan kunnolla käyttöön.

"Tämän suhteen meillä on varsin hullu ajatus käyttää tietokoneen perustana olevia laskentayksiköitä, kubitteja sinällään lämpövoimakoneina. Voisimme kontrolloida kubittien tilaa ulkoisesti ja tehdä siten niiden avulla perinteisistä jäähdyttimistä tuttuja monivaiheisia jäähdyttimiä. Mutta näidenkin kanssa ollaan vielä kaukana tuotteistamisesta – jäähdytys on kuitenkin tärkeä osa tutkimustamme."

Tuloksena myös jo arkitekniikkaa

"Yleensä ajatellaan, että kylmäfysiikka ja matalien lämpötilojen parissa puuhaaminen on jotain eksoottista puuhaa, mutta tästä on tullut jo ihan teollisuuttakin Suomessa", jatkaa Pekola. Hän mainitsee, että suomalaisyritys BlueFors Cryogenics Oy valmistaa muun muassa erittäin yksinkertaisesti käytettäviä jäähdyttimiä millikelvin-alueelle.

Kun perinteisesti kylmäfysiikan laboratorioissa on paljon nesteheliumpulloja, koska matala lämpötila saadaan aikaan nestemäisellä heliumilla, ei niitä enää tarvita. BlueForsin laitteissa on kompressori, joka kierrättää heliumia, jonka avulla saadaan aikaan perustoimintalämpötila.

 

"Se on iso muutos paitsi tutkimuksen, niin myös sovellusten kannalta, koska helium on kallista, pullojen käsittely on hankalaa ja nesteheliumin kanssa lotraaminen vaatii aina erikoisjärjestelyjä. Kun superkylmää saa aikaan töpselin seinään laittamalla, niin se on ollut pieni vallankumous. Nyt näitä laitteita käytetään joka puolella - ja tässä Suomi sekä Kylmälaboratorio ovat olleet tässä tiennäyttäjänä.

Seuraavaksi samaa tekniikkaa pitäisi soveltaa vielä erittäin haastaviin ja pieniin kohteisiin. Esimerkiksi avaruussovelluksissa tarvittaisiin jäähdytyslaitteita, jotka toimisivat sähköisesti, eikä niissä tarvittaisi suuria nesteheliumsäiliöitä. Niiden tulisi olla lisäksi avaruuden ja avaruuteen laukaisun olosuhteet kestäviä, helppokäyttöisiä ja kevyitä. Samoin muuallakin kuin kvanttilaskennassa tarvitaan hyvin pieniä jäähdyttimiä, jotka toimisivat yksinkertaisesti siten, että niihin liitetään jännite.

Eräs lupaava sovellusala on kvanttimekaaniset sensorit. Suomessa tehdään jo nyt paljon erilaisia sensoreita, ja kun tähän teollisen skaalan toimintaan yhdistetään osaaminen suprajohtavuudessa, kylmätekniikan tietotaito ja hyvä infrastruktuuri hankalien rakenteiden tekemiseen, voi Suomesta tulla kvanttimekaanisten sensorien tekemisessä varsin suuri tekijä.

Veri vetää laboratorion puolelle

Pekolan Pico-ryhmä ei ole mikään suuri, sillä siinä on hieman yli tusinan verran jäseniä. Ryhmä on ollut aikanaan isompikin, mutta Pekolan mukaan se oli hankalasti hallittava. Nyt ryhmään kuuluu kaksi senioritutkijaa, muutama tohtoritutkija ja puolen tusinaa jatko-opiskelijoita.

"Tällaisessa työssä on paljon erilaisia osaamisalueita. Tarvitaan teoreetikoita, ja niitä, jotka ovat näppäriä rakentamisessa. Ryhmänjohtamisen rikkaus on se, kun näkee erilaisia ihmisiä joilla on erilaisia taitoja, ja voi sitten tukea heidän urakehitystään myös jatkoa ajatellen."

"Haluan olla itse mukana oikeassa työssä ja oletan, että myös opiskelijoiden kannalta tilanne on parempi, koska joskus näkevät myös minua labrassa." Pekola tosin mainitsee monessa yhteydessä, että käytännön kokeiden tekeminen ja teorian yhdistäminen on hänelle tärkeää. "Siinä ei ole mitään mieltä, että vain räplää kokeiden kanssa, jos ei ymmärrä tarkalleen, mitä tapahtuu. Asioiden teoreettinen selittäminen on myös tärkeää, ja se on aina innostanut minua."

Eräs tällainen – jo pitkään Pekolan päässä pyörinyt – teoriaa ja käytännön tekemistä yhdistävä asia on sähkövirran standardin kehittäminen. Ideana on pyrkiä liikuttamaan elektroneja yksi kerrallaan samanlaisten rakenteiden läpi siten, että elektronien liikkeet kontrolloidaan ulkoisella jännitteellä.

"Minulla oli jo kymmenkunta vuotta sitten idea siitä, miten tämä voitaisiin saada hyvinkin tarkaksi, mutta se ei ole vielä edennyt sille tasolle, että se saataisiin metrologiassa hyväksytyksi virtastandardiksi. Olemme kuitenkin jo hyvin lähellä, ja tästä myös poikii koko ajan uutta tutkimusta."

Kvanttimaailmassa olisi paljon muutakin tekemistä, kuten esimerkiksi täysimittaisen kvanttitietokoneen rakentaminen. Siihen Pekolan mukaan Suomessa ei ole yksinkertaisesti rahkeita, joskin proof-of-concept –tyyppisen tutkimuksen kautta tässäkin työssä saadaan aikaan tärkeitä tuloksia.

"Lounasmaalta opin sen, ettei kannata tehdä työtä sellaisella alalla, minkä parissa maailmalla on jättimäisiä tutkimusryhmiä. On parempi löytää oma erikoisala, mihin pienikin ryhmä voi jättää jälkensä. Luulen, että olemme onnistuneet tässä aika hyvin."

Pekola kiittelee myös akatemiaprofessuuriaan siitä, että hän voi keskittyä varsin hyvin tutkimusryhmänsä johtamiseen ja myös tutkimukseen. "Tämä on tärkeää, sillä olen edelleen hyvin innostunut fysiikasta. Siinä riittää loputtomasti jännittävää tutkittavaa!"

*

Juttu on julkaistu ensin Suomen Akatemian nettisivuilla. Kirjoittaja on Tiedetuubin päätoimittaja ja tehnyt jutun Suomen Akatemian tilauksesta.

Kuuluisa diskopallosatelliitti syöksyy alas

To, 03/22/2018 - 14:17 Jari Mäkinen

Muistatko Humanity Starin, "diskopallosatelliitin", joka laukastiin avaruuteen tammikuussa Uudesta-Seelannista uudella Electron-pikkuraketilla? Jos et ennättänyt näkemään tätä satelliittia taivaalla, niin nyt on myöhäistä: se syöksyy alas ja tuhoutuu Maan ilmakehässä tänään.

Kuten kerroimme tässä artikkelissa, on Humanity star noin metrin halkaisijaltaan oleva hiilikuidusta ja 65 erittäin hyvin valoa heijastavasta paneelista tehty pallo. 

Se laukaistiin avaruuteen Electron-kantoraketin koelennolla 20. tammikuuta ja on siitä alkaen kiertänyt maapalloa radalla, joka kulkee jotakuinkin Maan napojen kautta. Pallo on ollut siis näkyvissä myös Suomesta, mutta hieman huonosti: se ei ole ollut sellainen kirkas tähti taivaalla, mitä on odotettu – tähtitieteilijöiden joukossa pelolla, laukaisijan puolelta innolla.

Alun perin rata oli noin 290 x 520 km ja kiertoaika 92 minuuttia, mutta sittemmin rata on pudonnut alaspäin, kunnes nyt diskopallo putoaa alas.

Humanity Star tuhoutuu tänään ja tuoreet arviot sen syöksymisestä alas ilmakehään liikkuvat välillä 14.14 - 15.22, ja näissä on epävarmuutta tunnista puoleentoista. Tätä kirjoitettaessa loppu on kuitenkin hyvin lähellä.

Arviot ja niiden mukaiset putoamispaikat ovat alla olevassa Marco Langbroekin twiitissä:

Massaansa nähden kohtalaisen kookas kohde, kuten Humanity Star, putoaa alas suhteellisen nopeasti. Maapallon ympärillä on hyvin, hyvin harvaa kaasua – ilmakehän rippeitä – jotka hidastavat se kiertoratanopeutta, ja siksi satelliitit putoavat vähitellen alaspäin, ellei niiden ratanopeutta välillä nosteta esimerkiksi rakettimoottorein. 

Mitä alemmas kappale tulee, sitä enemmän sen nopeus hidastuu, kunnes lopulta kappale putoaa lähes suoraan alas.

Ilmakehän kitkakuumennus tuhoaa suurimman osan satelliiteista, jotka palavat tähdenlentojen tapaan jo korkealla. 

Humanity Star tuhoutuu nopeasti, joten siitä ei koidu mitään harmia.

Ei siis enää myöskään tähtitieteilijöille, joiden teleskooppeihin laite tuikki ikävästi. Toivottavasti vastaavia, sinänsä hauskoja, mutta turhanpäiväisiä valopalloja ei enää lähetetä avaruuteen.

Pipetointi vie dosentin flow-tilaan

To, 03/22/2018 - 13:01 Toimitus

Helsingin yliopiston dosenttiyhdistys on valinnut jälleen vuoden dosentin. Tänä vuonna hän on Irma Järvelä, joka tunnetaan laktoosi-intoleranssin geneettisen taustan selvittämisestä sekä musikaalisuuden perinnöllisyyttä kartoittavasta tutkimuksestaan. Kaikkein eniten häntä kiinnostavat kuitenkin vakavat aivosairaudet.

Dosentti Irma Järvelä kertoo tarinan. Siinä hän tapaa vaikeasti kehitysvammaiset veljekset ja heidän äitinsä.

Äiti kertoo miettivänsä usein, mistä hänen poikiensa sairaus oikein johtuu. Pojat ovat viisissäkymmenissä.

Suomalaiseen tautiperintöön kuuluu vakavia kehitysvammaisuutta aiheuttavia sairauksia, joista osaan ei ole diagnoosia. Jotkut niistä johtavat kuolemaan nuorella iällä, kuten INCL, jota Järvelä tutki väitöskirjassaan.

Kaikki niistä muuttavat perheen elämän peruuttamattomasti, koska parantavaa hoitoa ei ole.

"Minulta on kysytty suoraan, miksi tutkin vain pienellä joukolla esiintyviä sairauksia, joihin ei ole hoitoa", Järvelä myöntää.

"Itselläni ei ole koskaan ollut siihen motivaatio-ongelmaa. Tutkimuksessa saadaan pelkästään hyvää aikaan – kaikki mitä löydämme johtaa diagnostiikkaan eli siihen, että lapsen sairauden syy selvitetään."

Kaikkiaan Järvelän ryhmä on tunnistanut suomalaisten taudinsyitä parissakymmenessä geenissä. Kyseessä on myös yhteiskunnallinen asia, sillä diagnoosi helpottaa kehitysvammaisen pääsyä tukitoimien piiriin.

Tällä hetkellä Järvelä tutkii yli 200 kainuulaisen kehitysvammaisen DNA-näytteitä. 

Heidän diagnoosinsa oli täysin auki, mutta nyt sama tautimutaatio on löytynyt 10 potilaalta. Myöhemmin tänä vuonna julkaistavassa artikkelissa saatetaan siis esitellä uusi suomalaisen tautiperinnön sairaus.

Pe­rin­nöl­li­syys­tut­ki­mus­ta ajaa tek­nii­koi­den ke­hit­ty­mi­nen ja ute­lias mie­li

Perimän tutkimuksen menetelmät ovat kehittyneet huikeasti viimeisen vuosikymmenen aikana, kun koko perimän tutkimus eli sekvensointi yhdellä kertaa on tullut mahdolliseksi. Lisäksi ala on siitä kiitollinen, että samoja menetelmiä voi käyttää useiden hyvin erityyppisten ominaisuuksien tutkimukseen.

"Näin tässä mahdollisuuden soveltaa tutkimusmenetelmiä myös poikkitieteellisiin aiheisiin", Järvelä sanoo.

Aivosairauksien tutkimus johtikin Järvelän tutkimaan terveitä aivoja ja musikaalisuuden geeniperustaa.

"Kyseessä oli tietyllä tavalla riskitutkimus, mutta tulokset ovat osoittautuneet mielenkiintoisemmiksi kuin osasin odottaa."

Sitä ennen hän ehti kuitenkin tehdä läpimurron laktoosi-intoleranssin genetiikassa.

Myös siihen liittyy tarina.

"Tapasin erikoistumiskoulutukseni aikana Lastenklinikalla 16-vuotiaan pojan, jolla oli synnynnäinen laktaasinpuutos. Hän halusi tietää, millä todennäköisyydellä se olisi myös hänen tulevilla lapsillaan."

Kyseessä on suomalaisen tautiperinnön sairaus, jossa vauvan elimistö ei pysty käsittelemään äidinmaitoa. Kehittyvissä maissa voimakasta ripulia aiheuttava tauti olisi vauvoille kohtalokas. Suomessa näille vauvoille on tarjolla erityisiä, hintavia äidinmaidonkorvikkeita.

Järvelä kiinnostui aiheesta laajemmin, sillä lievempi aikuistyyppinen hypolaktasia, jota yleisesti kutsutaan laktoosi-intoleranssiksi, esiintyy Suomessa miljoonalla ihmisellä ja jopa puolella koko maailman väestöstä. Hän totesi laktoosi-intoleranssin geneettisen taustan ensimmäisenä maailmassa pornaislaisista suvuista.

Toisin kuin synnynnäinen laktaasinpuutos, peittyvästi periytyvä laktoosi-intoleranssi on todellisuudessa aivan normaali ominaisuus. Sen sijaan laktoosin sietoon liittyy dominantti geenimutaatio, joka on auttanut ihmisiä selviämään haastavissa ravitsemusolosuhteissa.

Laktoosi-intoleranssi on todellisuudessa aivan normaali ominaisuus. Sen sijaan laktoosin sietoon liittyy dominantti geenimutaatio.

"Evoluution kannalta laktoosin sieto on ollut eloonjäämistekijä, Järvelä toteaa. Tutkimusryhmän kehittämää laktoosi-intoleranssin geenitestiä tehdään Suomessa yhä 10 000 kappaletta vuodessa."

Mutta palataan vielä aivoihin. Niiden normaalistakin kehityksestä tiedetään yhä vain murto-osa.

Musiik­ki on ai­na­kin puo­lik­si ge­neet­tis­tä

"Minua kiinnostaa, miten lapsen aivot voivat kehittyä niin hienosti ja toisaalta, miksi kaikki menee pieleen yhden pistemutaation takia. Siinä on valtava kontrasti", Järvelä sanoo.

Hänen musikaalisuuden geeniperustaa tutkiva projektinsa jatkuu yhä. Tähän mennessä on selvinnyt, että ainakin puolet musikaalisuudesta on selitettävissä geeneillä ja loput ympäristötekijöillä.

"On kiinnostavaa tutkia, mitkä tekijät ajavat ihmisiä tiettyjen asioiden pariin."

Musikaalisuuden perinnöllisyys liittyy muun muassa kuuloon ja korvan karvasolujen toimintaan. Niitä tarvitaan äänen taajuuksien havaitsemiseen sisäkorvan simpukassa, josta havainto kulkee aivokuorelle ja aivojen kuulokeskukseen. Lisäksi halu harjoitella musiikkia on jopa 70-prosenttisesti geneettistä.

Järvelän tutkimuksessa havaittiin myös, että musiikin kuuntelu vaikuttaa geenien ilmentymiseen. Kyseessä ovat samat geenit, jotka aikaisempien tutkimusten mukaan liittyvät laululintujen laulamiseen. Tällä hetkellä tutkitaan tarkemmin geenien säätelyä musiikin kuuntelussa sekä Tapiolan Sinfonietan ammattimuusikoiden soittamisessa mikro-RNA-näytteistä.

Vuo­den do­sent­ti pää­see pi­pe­toi­mal­la flow-ti­laan

Järvelä iloitsee, että Helsingin yliopiston Vuoden dosentti -tunnustus saatiin tänä vuonna lääketieteelliseen tiedekuntaan.

"Itse en ole koskaan tavoitellut läpimurtoa vaan tutkimusta ajaa uusien asioiden löytäminen. Laktoosi-intoleranssin geneettinen tausta luokitellaan läpimurroksi ja sillä on iso merkitys. Lähtökohtana sillekin tutkimukselle oli kuitenkin, että asia oli mielenkiintoinen ja tärkeä tietää."

Hän haluaa pitää tutkimuksensa tiukasti kiinni käytännössä ja tartuttaa samaa löytämisen intoa myös opiskelijoihinsa.

"Pipetointi vie minut flow-tilaan. Tiedän, että siitä tulee tulosta ja tyytyväinen mieli, enkä malttaisi lähteä kotiin."

*

Juttu on lähes suoraan lainattuna Helsingin yliopiston tiedote, jonka on kirjoittanut Elisa Lautala. Otsikkokuva on myös hänen.

Jo kolmas suomalaissatelliitti sai luvan piipittää avaruudessa

To, 03/22/2018 - 10:48 Jari Mäkinen
Suomi 100 -satelliitti ja radioaaltoja

Valmistelut kolmannen suomalaissatelliitin avaruuteen lähettämiseksi etenevät nyt hyvää vauhtia: Suomi 100 -satelliitti on nyt saanut radioluvan.

“Tämä on jälleen yksi tärkeä askel eteenpäin matkallamme kohti avaruutta", iloitsee hankkeen vetäjä, professori Esa Kallio Aalto-yliopistosta Suomi 100 -satelliitin tiedotteessa.

"Olemme myös teknisesti valmiina viemään satelliitin Alankomaihin laukaisuvälittäjällemme koska tahansa, mikä riippuu puolestaan käyttämämme intialaisen kantoraketin laukaisuohjelmasta.”

Suomi 100 -satelliitti on jo kolmas suomalainen radioluvan saanut satelliitti. Ensimmäinen oli viime kesänä avaruuteen päässyt Aalto-1 ja toinen nyt tammikuussa laukaistu Iceye X1.

Viestintävirasto ilmoittaa tänään myöntäneensä radioluvan Aalto-yliopiston Suomi 100 -satelliittijärjestelmälle. Satelliittijärjestelmä koostuu yhdestä avaruuteen lähetettävästä satelliitista sekä kahdesta maassa sijaitsevasta maa-asemasta. Maa-asemat sijaitsevat Espoossa ja Huippuvuorilla.

Suomi 100 -satelliittia käytetään muun muassa lähiavaruuden sähkömagneettisten ilmiöiden ja avaruussään tutkimiseen. Lisäksi satelliitti pystyy kuvaamaan avaruudellista maisemaa, esimerkiksi revontulia. 

Satelliitti kiertää maapalloa noin 580 kilometrin korkeudella. Yhteen kierrokseen kuluu aikaa noin puolitoista tuntia. Arvion mukaan Suomi 100 -satelliitti palaa ilmakehään yhdeksän vuoden kuluttua.

Satelliitin käyttämistä taajuuksista sovitaan kansainvälisesti

Satelliitit voivat toimintansa luonteen vuoksi aiheuttaa radiohäiriöitä missä päin maailmaa tahansa. Tämän vuoksi taajuuksien käytöstä on sovittava kansainvälisesti etukäteen. 

Viestintävirasto on Kansainvälisen televiestintäliiton ITU:n sääntöjen mukaisesti hakenut hyväksyntää Suomi 100 -satelliittijärjestelmässä käytettäville radiotaajuuksille. Viestintävirasto on muun muassa esittänyt ratkaisut muiden maiden ilmaisemiin huoliin mahdollisista häiriöriskeistä. 

"On hienoa nähdä, että avaruustoiminta kehittyy edelleen ja yritykset ottavat uusia satelliitteja ja palveluita käyttöön", toteaa Viestintäviraston johtaja Jarno Ilme.

"Viestintävirasto on mielellään edistämässä kasvussa olevan avaruusalan toimintaa Suomessa. Viestintävirastolla on merkittävä rooli satelliittijärjestelmän taajuuksien sopimisessa muiden maiden kanssa. Kansainväliset neuvottelut Suomi 100 -satelliitin taajuuksista aloitettiin jo kesällä 2016."

Suomi 100 -satelliitti

Satelliitissa on useampi radio

Suomi 100 -satelliitti tekee myös tutkimusta radiolla, tosin tutkimuslaiteradio on erillinen laitteisto ja se ottaa vain vastaan radioaaltoja. 

Kyseessä on MF/HF-radiotaajuusaluetta (0,3–30 MHz) mittaava radiovastaanotin, joka tutkii avaruussäätä havaitsemalla maapalloa ympäröivästä varattujen hiukkasten alueesta tulevia radioaaltoja. 

Näin laite tukee Suomessa tehtävää avaruussään ja revontulten tutkimusta.

Laukaisua odotellaan…

Nimensä mukaisesti Suomi 100 -satelliitti oli tarkoitus lähettää avaruuteen jo viime vuonna, Suomen 100-vuotisjuhlien kunniaksi. Valitettavasti vain laukaisuun käytettävän intialaisen PSLV-raketin laukaisuissa on ollut suuria viivytyksiä viime syksystä alkaen, joten matkaan pääsy on lykkääntynyt. 

Satelliitti on kuitenkin ollut lähtövalmiina Otaniemessä jo viime lokakuusta alkaen. Odotusaikana satelliittia on testattu ja sen laitteistoja on kehitetty edelleen, joten aika ei ole mennyt hukkaan.

Muun muassa Iceye X1:n tammikuussa 2018 laukaissut PSLV-C40 laukaisualustallaan. Suomi 100 -satelliitti on mukana seuraavalla lennolla (toivottavasti) huhtikuussa.

 

Nyt satelliitti on lähtövuorossa seuraavassa PSLV:n laukaisussa, joka on numeroltaan 41. Itse raketti on jo Satish Dhawanin avaruuskeskuksessa Sriharikotassa, Intiassa, mutta ennen sen lentoa lähetetään keskuksesta matkaan toinen raketti, mm. suurten tietoliikennesatelliittien laukaisuun käytettävä GSLV.

Nimi PSLV tulee sanoista "Polar Satellite Launch Vehicle" ja GSLV "Geosynchronous Satellite Launch Vehicle", jotka ilmaisevat rakettien tarkoitukset: ensimmäisellä lähetetään satelliitteja Maan napojen kautta jotakuinkin kulkevalla polaariradalle ja jälkimmäisellä päiväntasaajan päälle geosynkroniselle radalle, jolla oleva satelliitti kiertää Maan täsmälleen vuorokaudessa.

Lento PSLV-C41 on vuorossa GSLV:n laukaisun jälkeen, ja jos tämän laukaisu sujuu suunnitellusti, on PSLV mahdollista laukaista näillä näkymin aikaisintaan 12. huhtikuuta 2018.

*

Juttu perustuu Suomi 100 -satelliittityöryhmän tiedotteeseen. Kirjoittaja on mukana tässä työryhmässä.

Outo punainen tähti kävi lähellä 70 000 vuotta sitten

Kerroimme kolme vuotta sitten Scholzin tähdestä, himmeästä punaisesta kääpiötähdestä, joka lensi aurinkokunnan läpi kosmisesti katsottuna ihan äskettäin. Nyt tästä tapauksesta on saatu lisätietoa.

 

Tähti on nimetty löytäjänsä Ralf-Dieter Scholzin mukaan, vaikkakin sen alkuperäinen koko nimi on WISE J072003.20-084651.2.

Nimi kertoo sen, että tähden löysi WISE-infrapunasatelliitti (Wide-field Infrared Survey Explorer). Näin tapahtui jo vuonna 2013, mutta vasta vuonna 2015 tapahtumaan herättiin kunnolla. Silloin tätä nyt noin 20 valovuoden päässä olevaa tähteä alettiin havaita ja sen liikerataa tutkimalla saatiin nopeasti varmistus siitä, että tähti todellakin tuli 70 000 vuotta sitten hyvin lähelle.

Nähtävästi se jopa kulki Aurinkoa ympäröivän ns. Oortin pilven läpi ja sai aikaan sen, että sieltä sinkoontui paljon komeettoja ulos aurinkokunnasta ja kohti sisempää planeettakuntaa.

Nyt ohituksesta on saatu lisää tietoa, sillä juuri julkaistussa tutkimuksessa on käyty läpi 340 ns. hyperbolisella radalla olevaa kohdetta. Niiden liike kertoo siitä, että ne ovat joko saapumassa tähtienvälisestä avaruudesta kohti Maata tai pakenemassa aurinkokunnasta kohti ulkoavaruutta niin suurella nopeudella, etteivät ne enää tule takaisin.

Tämäkin viestii siitä, että Scholzin tähti olisi tosiaankin suhahtanut ohitsemme tuolloin noin 70 000 vuotta sitten.

Kuvakaappaus videolta
Alkuihmiset tuskin katselivat taivaalla Scholzin tähteä noin 70 000 vuotta sitten, koska se oli varsin heikkovaloinen. Taiteilija voi tosin ottaa pieniä vapauksia. Kuva: José A. Peñas / SINC

Eräs ensimmäisistä tähden havaitsijoista oli Etelä-Afrikassa SALT-teleskoopilla työskentelevä, nyttemmin koko Etelä-Afrikan astronomisen observatorion johtajaksi noussut suomalainen Petri Väisänen. Hän kertoo videolla tähden havaitsemisesta helmikuussa 2015 kuvatulla videolla.

Juttua on korjattu 22.3. aamulla: Kerroimme jutussa aluksi, että tähti "loisti" taivaalla ja yllä olevan kuvan tekstissä, että "alkuihmiset olisivat voineet katsella tähteä" taivaalla. Vaikka oheinen kuva on otettu tuoreen tutkimuksen tiedotusmateriaalista, ei tähti ole ollut kirkas näky taivaalla – jos on näkynyt lainkaan. Kyseessä on heikkovaloinen punainen kääpiö, joten lähelläkin ollessaan on se todennäköisesti ollut niin heikko, ettei sitä ole paljain silmin nähty. Mikäli siinä on tapahtunut purkauksia, on se saattanut kirkastua hetkellisesti, mutta ei ole ollut silloinkaan huomiota herättävä.

Näkyikö Otava dinosaurusten aikaan?

Ke, 03/21/2018 - 13:09 Markus Hotakainen

Tällaisen kysymyksen sain vastatakseni viime viikonloppuna ollessani esittelemässä Avaruusasema WeeGee -näyttelyä Espoon Tapiolassa. Lyhyt vastaus on ei, mutta pidempi on jo paljon haastavampi.

Vaikka tähtitaivas näyttää Maan pyörimisen aiheuttamaa kiertymistä lukuun ottamatta muuttumattomalta, se muuttuu kaiken aikaa. Tähdet liikkuvat toistensa suhteen, mutta niiden väliset etäisyydet ovat niin suuria, että havaittavien muutosten syntyyn menee lukemattomia ihmissukupolvia.

Jopa 50 000 vuodessa Otavan ulkomuoto muuttuu sen verran vähän, että se muistuttaa edelleen huomattavasti nykyistä kuviota. Entä 66 miljoonassa vuodessa? Millainen Otava oli siihen aikaan, kun dinosaurukset vielä rymysivät maankamaralla?

Sitä on käytännössä mahdoton sanoa.

66 miljoonaa vuotta on yli neljäsosa "kosmisesta vuodesta" eli yhdestä Auringon kierroksesta Linnunradan keskuksen ympäri. Siinä ajassa tähtien keskinäiset liikkeet ovat muuttaneet niiden sijaintia oman Aurinkokuntamme suhteen niin paljon, että öinen tähtitaivas olisi totaalisen tunnistamaton.

Euroopan avaruusjärjestö ESA julkaisi viime vuoden keväällä videon (kannattaa katsoa koko näytön tilassa), joka perustuu Hipparcos- ja Gaia-satelliittien keräämiin tietoihin tähtien etäisyyksistä, nopeuksista ja liikesuunnista.

Videolla miljoona vuotta on tiivistetty alle neljään minuuttiin. Siinä ei kuitenkaan mennä ajassa taaksepäin vaan eteenpäin: näin tähtitaivas muuttuu seuraavan vuosimiljoonan aikana.

Omaa aikaamme edeltäneiden 66 miljoonan vuoden aikana osa tuolloin tuikkineista tähdistä on jo sammunut ja uusia on ehtinyt syntyä. Puhumattakaan tähtienvälisistä kaasupilvistä, joissa tapahtuu muutoksia paljon nopeampaan tahtiin. Esimerkiksi planetaaristen sumujen elinaika lasketaan vain tuhansissa vuosissa.

Video: ESA/Gaia/DPAC / Kuva: Tiedetuubi

 

Galaksien syntyä simuloitiin virtuaaliuniversumissa yhteensä lähes 4 000 vuoden ajan

Ke, 03/21/2018 - 11:51 Markus Hotakainen

Galaksien ja galaksijoukkojen synty on oleellinen koko maailmankaikkeuden kehityksen kannalta. Se on kuitenkin prosessina niin hidas, että suorien havaintojen tekeminen on turhauttavaa. Apu löytyy simulaatioista.

Galaksien varhaisvaiheiden simulointikaan ei ole yksinkertaista, sillä yhdessä ainoassa galaksissa voi olla satoja miljardeja tähtiä, kaasusta ja pölystä puhumattakaan. Ja mitä suurempaa avaruuden aluetta mallinnetaan, sitä enemmän siinä on yksittäisiä galakseja.

Tähän saakka massiivisin simulaatio tehtiin vuonna 2015. Nyt tuota "Illustris"-mallia on laajennettu ja uuden sukupolven simulaatiolle on annettu nimeksi "Illustris, The Next Generation".

Sekä tarkkuutta että tilavuutta on kasvatettu siten, että kolmesta uudesta mallista laajimmassa on laskentapisteitä 30 miljardia ja tarkasteltava avaruuden alue on yhdeltä kantiltaan melkein miljardi valovuotta.

Simuloidussa kuvassa kaasun lämpötilaa on kuvattu eri väreillä ja painetta kirkkauden vaihteluilla. Punainen väri suurten galaksijoukkojen keskusalueilla tarkoittaa 10 miljoonaa kelviniä. Kirkkaimmat rakenteet puolestaan kuvaavat galaksienvälistä kaasua, joka puristuu kasaan kosmisten onkaloiden ja säikeiden raja-alueilla.

Hankkeessa on ollut mukana useita yliopistoja ja tutkimuslaitoksia, ja varsinainen laskenta on tehty Stuttgartissa yhdessä Gauss-superlaskentakeskuksen kolmesta laitoksesta. Tutkijaryhmällä oli käytössä kaikkiaan 24 000 laskentaydintä, joilla tietokoneaikaa kertyi yhteensä 35 miljoonaa tuntia. Nyt julkaistun simulaation pyörittäminen aloitettiin jo kaksi vuotta sitten maaliskuussa 2016.

Galaksien synnyn simulointi ei ole pelkkää teoreettista numeroiden murskaamista, vaan se perustuu myös havaintoihin. Tietokoneeseen on syötettävä alkuehdot ja -arvot sekä esimerkiksi tähtien syntyä ja supermassiivisten mustien aukkojen kasvua kuvaavat algoritmit.

Simulaation mutkikkuutta lisää se, että siinä on otettu huomioon entistä tarkemmin myös galaktisten magneettikenttien vaikutus. Hanketta johtaneen Volker Springelin mukaan magneettikentät ovat mukana syntyprosessissa monella tavalla.

"Kosmiseen kaasuun kohdistuva magneettinen paine voi toisinaan olla yhtä suuri kuin lämpötilan aiheuttama terminen paine. Jos sen jättää huomiotta, siitä aiheutuvat ilmiöt jäävät pimentoon eivätkä tulokset ole luotettavia."

Uuden simulaation avulla saatiin tietoa myös mustien aukkojen fysiikasta. Havaintojen perusteella supermassiiviset mustat aukot sinkoavat kuumaa kaasua suurella nopeudella ympäröivään avaruuteen ja ulos galakseista.

Ilmiön on arveltu voivan "sammuttaa" tähtien synnyn kokonaan, jolloin suurimmat galaksit eivät voi kehittyä tiettyä rajaa kookkaammiksi.

Jo aiemman Illustris-simulaation perusteella näytti siltä, että mustien aukkojen ainesuihkut eivät pysty lopettamaan uusien tähtien syntyprosessia kokonaan. Kun laajennettua mallia muutettiin siltä osin hieman, saatiin teoria ja havainnot vastaamaan paremmin toisiaan.

Ennätyksellisestä simulaatiosta kerrottiin Gauss-superlaskentakeskuksen uutissivuilla ja tutkimus on ilmestynyt Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -tiedejulkaisussa.

Kuvat: Illustris Team

SpaceX:n "vi**n iso raketti" aloittaa koelennot ensi vuonna – kohteina pian kiertorata, Kuu ja Mars.

Ke, 03/21/2018 - 00:35 Jari Mäkinen
BFR:t Kuussa taiteilijan näkemänä

SpaceX on ilmoittanut aloittavansa uuden jättisuuren rakettinsa, lempinimeltään BFR:n (Big Fucking Rocket tai siistimmin Big Falcon Rocket) koelennot ensi vuonna. Samalla uudelle raketille ollaan jo varaamassa rakennus- ja kuljetuspaikkona. Onko uusi aika alkamassa?

SpaceX ja sen perustajajohtaja Elon Musk ovat tunnettuja siitä, että he tekevät mitä lupaavat, mutta samalla aikataulut venyvät aika tavalla.

Niin on käynyt tähän mennessä oikeastaan kaikissa yhtiön hankkeissa, mutta lopulta yhtiö on päässyt Falcon 9 -raketeillaan asemaan, missä sitä voidaan eittämättä pitää maailman johtavana avaruuslaukaisijana.

Falcon 9:n tuorein lento oli järjestyksessään jo 50:s ja muutamista onnettomuuksista huolimatta sen luotettavuus on osoittautunut erinomaiseksi.

Falcon 9:n ja sen raskaan, vähän aikaa sitten ensilentonsa tehneen Falcon Heavyn ura näyttää tosin jäävän lyhyeksi, sillä yhtiö aikoo korvata ne sekä tulevan miehitetyn Dragon-aluksensa uuden version varsin pian aivan uudella, todella suurella avaruusaluksella.

Huhujen mukaan uuden avaruusaluksen prototyyppiä ollaan jo rakentamassa ja Muskin mukaan tekee ensilentonsa ensi vuonna.

BFR koostuu kahdesta osasta: alla olevasta kantoraketista sekä sen päällä olevasta avarusualuksesta. Kummatkin ovat uudelleenkäytettäviä.

Ensilento tosin on vain pieni avaruusaluksen – ei koko raketin – pomppaus muutaman kilometrin korkeuteen Teksasissa, ja tarkoituksena on yksinkertaisesti testata aluksen kykyä nousta ja laskeutua pystysuoraan sen omien rakettimoottorien avulla. 

Tärkeää näissä testeissä on se, että alus on suunniteltu nousemaan ja laskeutumaan pystysuoraan, ja siksi tätä ominaisuutta pitää testata kunnolla. Koska alus myös laskeutuu rakettimoottorien avustuksella, pystyy se toimimaan Maan lisäksi myös Kuussa ja Marsissa – kohteissa, minne alus varmasti tulee lentämään myöhemmin.

Muilla taivaankappaleilla homma hoituu kätevämmin kuin täällä maapallolla, koska niillä on pienempi painovoima.

Aluksen tarkoituksena paitsi viedä yksinkertaisesti rahtia avaruuteen, niin myös kuljettaa kymmeniä ihmisiä kerralla Marsiin, mutta tietysti se kykenee paljon muuhunkin. Sillä varmasti tullaan tekemään esimerkiksi kuulentoja.

Se on iso

BFR koostuu siis suuresta kantoraketista ja sen päällä avaruuteen saakka lentävästä avaruusaluksesta.

Kantoraketissa on 31 metaanilla ja nestehapella toimivaa Raptor- moottoria, jotka tuottavat lähes kaksi kertaa enemmän työntövoimaa yhdessä kuin kuuraketti Saturn V:n moottorit aikanaan.

Saturn V:n viisi F-1 -moottoria tuottivat noin 34 000 kN voimaa lentoonlähdössä; BFR:n moottorit tuottavat puolestaan noin 53 380 kN.

BFR:n kantorakettivaihe ja itse avaruusalus ovat yhdessä 106 metriä korkea yhdistelmä, jonka halkaisija on noin yhdeksän metriä. Alus pystyy kuljettamaan noin 150 tonnia tavaraa matalalle kiertoradalle Maan ympärillä ja satakunta tonnia Kuuhun.

Samalla alus on uudelleenkäytettävä: kuten Falcon 9:n ensimmäiset vaiheet nyt, palaavat BFR:n kantoraketit takaisin Maahan heti työnsä päätyttyä ja avaruusalukset lentonsa päätteeksi. 

Kriitikoiden mielestä alukset eivät voi olla kuitenkaan kannattavia taloudellisesti, koska uudelleenkäytettävyyden vuoksi niissä on laukaisun aikaan niin paljon laskeutumisen vaatimaa "ylimääräistä" ajoainetta (hapetinta ja polttoainetta), että laukaisun hinta tulee liian kalliiksi. Tosin tätä samaa sanottiin myös Falcon 9:n ensimmäisten vaiheiden palauttamisista, ja väite osoittautui vääräksi.

Jää siis nähtäväksi kuinka edullinen aluksesta tulee, mutta SpaceX:n laskelmien mukaan alus on paitsi teknisesti mahdollinen, niin myös taloudellisesti kannattava. Yhtiön mukaan BFR:n lento maksaa saman verran kuin yhtiön ensimmäisen raketin, pienen Falcon 1:n laukaisut viime vuosikymmenellä.

BFR voi tehdä avaruustoiminnalle saman kuin Jumbo-Jet lentomatkustamiselle – uusi aika alkaa, kun iso koko tuo mukanaan suuria säästöjä.

Lisäksi se olisi vallankumouksellinen siksi, että alus on kokonaan uudelleenkäytettävä. Se pystyisi lentämään kiertoradalle ja takaisin lähes lentokonemaisesti: noustaan ilmaan, viedään kuorma avaruuteen, palataan takaisin, tankataan ja lennetään uudelleen.

BFR vapauttaa rahtia avaruuteen

BFR:n avaruusalus voisi olla miehitetty tai automaattinen. ja se voisi tehdä (toiveikkaan ajattelun mukaan) ensilentonsa avaruuteen vuonna 2020. Mars-lennot voisivat alkaa (jälleen hyvin optimistisesti ajatellen) vuonna 2024. Kuulennot siinä välissä.

Yhtiön tarkoituksena on korvata 2020-luvun alusta alkaen kaikki sen nykyiset raketit (Falcon 9 ja Falcon Heavy) ja alukset (Dragonin eri versiot) BFR:llä. 

SpaceX on tiettävästi neuvottelemassa rakettien tekemiseen tarvittavista tiloista Los Angelesin läheltä Long Beachin satama-alueelta, sillä näin suurten rakettien ja avaruusalusten kuljettaminen maanteitse laukaisupaikalle Floridaan on käytännössä mahdotonta.

Ars technica -julkaisun mukaan kyseessä on suuri teollisuuskompleksi, jota tullaan käyttämään "suurien kaupallisten liikennevälineiden rakentamiseen ja käyttöön" ja tiloissa tullaan tekemään "tutkimus- ja kehitystyötä sekä todennäköisesti suorittamaan yleisiä tuotantotoimenpiteitä, kuten hitsaamista, komposiittien valmistusta, maalausta ja osien kokoonpanoa".

Määränpäänä Kuu: Orion vs. BFR

SpaceX on tehnyt aina lupaamansa ja kaikki merkit viittaavat BFR:n lentoihin varsin pian.

Silti toistaiseksi raketista saadut tiedot ovat pelkkää puhetta, kun taas toinen otsikoissa oleva avaruusalus, Orion, Nasan kumppaniensa tekemä ensimmäinen "oikea" kuualus sitten Apollojen on jo valmistumassa.

Itse asiassa Orion teki jo vuonna 214 ensilentonsa, tosin vajavaisena ja ainoastaan pikaisen menopaluu-lennon avaruuteen, ei kunnolla kiertoradalle – saati sitten Kuun luokse.

Tämänhetkisen suunnitelman mukaan nelipaikkainen Orion (kuvassa yllä) ja sen eurooppalaisvalmisteinen huoltomoduuli nousevat uusvanhalla SLS-raketilla ensilennolleen Kuun ympäri ensi vuonna. 

Alus on siis mitä suurimmissa määrin totta ja sen edistymistä on voitu seurata jopa tuskastuttavan tarkasti, kun Nasa on tiedottanut hankkeen pienimmistäkin edistysaskelista. Kokonaisuudessaan hanke on kärsinyt valtavasti Yhdysvaltain avaruuspolitiikan heilahteluista ja itse avaruusalus on pienentynyt ja lennot ovat lykkääntyneet.

Orionin hyvä puoli on se, että siitä on varmasti tulossa pätevä ja moniin erilaisiin lentoihin sopiva alus, mutta samalla se on jo nyt vanhentunut. Lisäksi suunnitteilla oleva kuulento-ohjelma on erittäin konservatiivinen ja ponneton, etenkin verrattuna SpaceX:n (hieman lennokkaisiin) suunnitelmiin.

Ammattiastronautit Kuuta kiertämässä Apollo-aluksen uudelleenlämmitetyllä versiolla voivat olla harmissaan, jos SpaceX:n avaruusalus suhauttaa noin vain Kuun pinnalle kymmenet turistit mukanaan. Ja jos Kuun pinnalle voidaan viedä turisteja, miksi ei myös kokonainen geologien kenttäretki?

Joka tapauksessa tämänhetkisen virallisen suunnitelman mukaan nyt avaruusasemayhteistyöhön osallistuvat (läntiset?) maat rakentavat Kuun kiertoradalle avaruusaseman, jonka tekeminen alkaisi vuonna 2023 ja se olisi valmis ensi vuosikymmenen loppuun mennessä.

Sitä voisi käyttää kauemmaksi avaruuteen suuntaavien lentojen valmisteluun ja lopulta asema voitaisiin lähettää kohti Marsia astronauttien kanssa.

Hankkeen nimi on Deep Space Gateway, eli "Syvän avaruuden portti", ja se on toistaiseksi vain hahmotelma eikä sille ole rahoitusta.

Sen sijaan aikomuksena on käyttää ensimmäisiä Orionin miehitettyjä lentoja aseman rakentamisen aloittamiseen ja toivoa, että rahaa saadaan kasaan tarpeeksi myöhemmin. 

Aivan ensimmäinen Orionin lento on toisin automaattinen: alus lentäisi vuoden 2019 alussa Kuun ympäri ja palaisi takaisin Maahan. Lento kestäisi 26–40 vuorokautta ja testaisi Orion-alusta ja sen huoltomoduulia perinpohjaisesti.

Seuraava lento olisi vuonna 2023 (siis neljän vuoden päästä miehittämättömästä lennosta!), jolloin mukana olisi neljä avaruuslentäjää, jotka viipyisivät kenties kolmekin viikkoa Kuun ympärillä.

Sitä seuraavia lentoja ei ole suunniteltu vielä tarkemmin, koska niihin ei ole rahoitusta.

Periaatteessa kuitenkin noin kerran vuodessa tehtävillä lennoilla rakennettaisiin nykyisen avaruusaseman tapaan lento lennolta useasta osasta koostuva asema, joka kiertäisi Kuuta ja olisi pitkiä ajanjaksoja kerrallaan miehitettynä. Lopullisessa asemassa olisi ainakin huoltomoduuli, asuinmoduuli, ilmalukko, varasto ja telakointiportti.

Jos kuitenkin SpaceX viilettää samaan aikaan suurella avaruusaluksellaan Kuun pinnalle saakka, on aika todennäköistä, että tähän viralliseen suunnitelmaan tulee muutoksia. Ei ole mitenkään mahdotonta, että Orion ja sen laukaisuun tehty avaruussukkulan tekniikkaan pitkälti perustuva SLS-raketti tullaan peruuttamaan parin lennon jälkeen.

Kannattaa myös muistaa se, ettei SpaceX ole yksin kehittämässä jättirakettia – vaikkakin se on suunnitelmissaan pisimmällä. Cape Canaveralissa rakennetaan jo tehdasta suurten, uudelleenkäytettävien New Glenn -rakettien valmistukseen ja kiinalaiset testaavat pian omaa jättiläistään, Pitkä marssi 9 -kantorakettia. 

Elämme jänniä aikoja!

Juttua on editoitu ja selkeytetty ensijulkaisun jälkeen.

Coloradossa kokeiltiin uutta tekniikkaa – onko fuusiovoimala lähempänä toteutumistaan?

Ti, 03/20/2018 - 15:02 Markus Hotakainen

Ydinfuusion kaupallisen hyödyntämisen kohtalo tuntuu olevan jokseenkin sama kuin miehitetyn Mars-lennon: kumpikin on pysyvästi kahden- tai kolmenkymmenen vuoden päässä tulevaisuudessa.

Pienemmässä mittakaavassa fuusiotutkimus kuitenkin etenee. Coloradon yliopistossa on tehty kokeita voimakkailla laserpulsseilla, jotka on kohdistettu mikroskooppisen pienistä, 200 nanometrin läpimittaisista langoista muodostuvaan kohtioon.

Tuloksena on ollut ennätyksellisen tehokas neutronien tuotto. Räjähdysmäisessä fuusiossa vapautui neutroneja 500 kertaa enemmän kuin vastaavissa kokeissa, joissa kohtiona on käytetty samankaltaista materiaalia, mutta yhtenäisenä kiinteänä kappaleena.

Tutkijat rakensivat ultralyhyitä pulsseja lähettävän laserlaitteiston itse. Kohdemateriaaliksi he valitsivat deuteroidun polyetyleenin. Siinä tavallisen polyetyleenin vetyatomit on korvattu raskaalla vedyllä eli deuteriumilla, jonka ytimessä on protonin lisäksi myös neutroni.

Tiuhaan ammutut laserpulssit saivat langat kuumenemaan hyvin nopeasti, jolloin ne vapauttivat deuteriumiin sitoutuneet neutronit.

Jorge Roccan johtama tutkimus ei sinänsä liity fuusiovoimalan kehittämiseen, vaikka laserpulssien kuumentamat nanolangat muuttuivatkin silmänräpäyksessä plasmaksi, kuumaksi sähköä johtavaksi aineeksi, jollaista tulevien voimaloiden – ja tähtien – polttoaine on.

Mikrotason fuusion avulla voidaan kuitenkin tuottaa tehokkaasti neutroneja, joilla on käyttöä erilaisissa kuvantamismenetelmissä sekä erilaisten materiaalien rakenteen ja ominaisuuksien tutkimuksessa.

Kokeen avulla saadaan myös tietoa hyvin voimakkaan laservalon ja aineen vuorovaikutuksesta. Sillä saattaa olla sovelluksia jopa fuusiovoimalatekniikassa, sillä plasman kuumentamiseen voidaan käyttää suurteholasereita.

Tutkimuksesta kerrottiin Coloradon valtionyliopiston uutissivuilla ja se on ilmestynyt Nature Communications -tiedejulkaisussa.

Kuvat: Advanced Beam Laboratory

Auto tappaa 1,25 miljoonaa ihmistä vuodessa – robottiautolle ensimmäinen uhri

Ti, 03/20/2018 - 11:19 Jari Mäkinen
Uberin robotti-Volvo. Kuva: fickr / zombiete

Autonomiset autot ovat olleet aiemminkin kolareissa, mutta nyt sellainen on ajanut pahaa-aavistamattoman jalankulkijan päälle ja valitettavasti uhri on menehtynyt.

Kyseessä oli Tempessa, Phoenixin esikaupunkialueella Yhdysvaltojen Arizonassa liikenteessä ollut Uber-yhtiön kokeiluauto, otsikkokuvassa olevan auton kaltainen Volvo XC90.

Uutisten mukaan jalankulkija oli 49-vuotias nainen, joka oli kävellyt polkupyörän kanssa auton eteen nelikaistaisella tiellä. Hän ei ollut suojatiellä, vaan siis enemmän tai vähemmän hortoilemassa tiellä. 

Autossa oli mukana kuljettaja, jonka tehtävänä on ottaa ohjat tarpeen tullen, mutta hän ei ennättänyt estämään onnettomuutta. Poliisin mukaan auton olisi ollut vaikea välttää kolaria, vaikka sitä olisi ajanut ihminen, koska jalankulkija oli tullut suoraan varjosta valaistulle tielle. Onnettomuus tapahtui illalla noin klo 22.

Vaikka Uberin auto ei ole siis syyllinen, on yhtiö keskeyttänyt toistaiseksi autojen testaamisen paitsi Phoenixin alueella, niin myös San Franciscossa, Pittsburghissa ja Torontossa.

Autonomisille autoille on tapahtunut aikaisemminkin onnettomuuksia, ja yleensä sellaisen tapahduttua päivitellään sitä, että tällaiset robottiautot ovat vaarallisia.

Ne eivät ole kuitenkaan lähellekään niin vaarallisia kuin ovat autojen ohjaimissa olevat ihmiset. WHO:n tilastojen mukaan maailmassa kuolee tieliikenteessä vuosittain 1,25 miljoonaa ihmistä.

Otetaan luku uudelleen: ihmiskuljettajat tappavat vuodessa 1,25 miljoonaa ihmistä.

Tämän lisäksi miljoonat ihmiset loukkaantuvat. Ei ole mikään ihme, että monissa maissa 3 % kansantulosta tuhraantuu auto-onnettomuuksiin.

Tilastojen mukaan liikenne on suurin yksittäinen 15-29 -vuotiaiden tappaja maailmassa.

Rikkaissa länsimaissa, kuten Suomessa ja etenkin turvallisuustilastoa johtavassa Ruotsissa, on tilanne paljon parempi kuin turvallisuuskulttuuriltaankin kehittymättömissä maissa. Vaikka vain 54 % autoista on tulotasoltaan matalissa tai keskiluokassa olevissa maissa, tapahtuu niissä 90 % kuolemiin johtavista auto-onnettomuuksista.

Suomessa kuoli vuonna 2016 maantieliikenteessä Liikenneviraston tietojen mukaan 192 henkilöä ja loukkaantui 3 232 henkilöä. Kaikkiaan onnettomuuksia tapahtui 2 473, kun mukaan lasketaan vain poliisin tietoon tulleet henkilövahinko-onnettomuudet.

Lähes kaikki onnettomuudet ovat johtuneet kuljettajista – siis inhimillisistä virheistä. Huono sää ei ole juuri koskaan pätevä selitys onnettomuudelle, sillä kuljettajan pitäisi sopeuttaa ajotapansa sään mukaiseksi.

Autonomiset autotkaan eivät ole täydellisiä, eikä niitä toistaiseksi voi käyttää kaikissa olosuhteissa.

Silti ne ovat jo nykyisellään turvallisempia kuin ihmiset, ja kunhan ne tästä vielä paranevat, on hyvinkin mahdollista, että tulevaisuudessa ihmiset eivät saa ajaa autoja kuin erikoisluvalla.

Kuka korvaa?

Tässä Tempen tapauksessa Uberin Volvo ei siis näytä olevan syyllinen, mutta autonomisten autojen onnettomuuksien juridiset pohdinnat ovat aivan oma asiansa. Niiden suhteen Volvolla on tosin jo selvä linja: auton valmistaja on aina vastuussa.

Kirjoitimme jo vuonna 2015 tästä Volvon strategiasta:

“Meidän mielestämme valmistajan täytyy olla täydessä vastuussa auton tekemisistä, kun se toimii itsenäisesti”, totesi Volvon tutkimus- ja kehitystoimien johtaja Peter Martens

Tähtienvälinen kulkuri oli todennäköisesti lähtöisin kaksoistähtijärjestelmästä

Ma, 03/19/2018 - 16:19 Markus Hotakainen

Viime syksynä Aurinkokunnan sisäosien halki sujahtanut pitkulainen ’Oumuamua-asteroidi paljastaa yhä salaisuuksiaan, vaikka sitä ei pystytä havaitsemaan enää maailman suurimmillakaan kaukoputkilla.

Tuore tutkimus antaa vihiä siitä, mistä asteroidi oli mahdollisesti peräisin. Toronton yliopiston Alan Jacksonin johtama ryhmä tarkasteli, miten ’Oumuamuan kaltainen kappale voisi sinkoutua tähtienväliseen avaruuteen.

Mallinnuksen mukaan se on paljon todennäköisempää, jos kyseessä on kaksoistähtijärjestelmä. Samalla selvisi, että kivisiä kappaleita – jollainen ’Oumuamua on – karkaa kaksoistähtiä ympäröivistä planeettajärjestelmistä yhtä tiuhaan kuin jäisiäkin.

"On tosi outoa, että ensimmäinen oman planeettajärjestelmämme ulkopuolelta tullut kappale on asteroidi, sillä komeetta olisi paljon helpompi löytää ja Aurinkokunnasta sinkoutuu paljon enemmän komeettoja kuin asteroideja", Jackson hämmästelee.

Tutkimuksessa tarkasteltiin myös kaksoistähtijärjestelmien yleisyyttä Linnunradassa. Kun tulokset yhdistettiin, kaikki viittasi siihen, että ’Oumuamua on peräisin kaksoistähtijärjestelmästä.

Täsmällistä tietoa alkuperästä on jokseenkin mahdoton saada, mutta tutkijat arvelevat, että ainakin toinen kaksoistähtijärjestelmän tähdistä on melko kuuma ja massiivinen, selvästi Aurinkoa suurempi tähti. Sellaisissa järjestelmissä on enemmän kivisiä kiertolaisia lähellä tähtiä.

Todennäköisesti ’Oumuamua pääsi karkuun jo planeettojen syntyvaiheessa, joten se on saattanut taivaltaa avaruudessa hyvin kauan ennen osumistaan omille kotikonnuillemme.

Mikäli tutkijoiden arvio pitää kutinsa, huomattavan suuri osa tähtienvälisistä vaeltajista on lähtöisin kaksoistähtijärjestelmistä. Jos ja kun niitä löydetään jatkossa lisää, on hyvin todennäköistä, että haaviin jää myös tähtienvälisiä komeettoja.

"Samaan tapaan kuin komeetat auttavat meitä ymmärtämään planeettojen syntyprosessia Aurinkokunnassa, tämä kummallinen kappale saattaa kertoa meille, miten planeetat muodostuvat muissa järjestelmissä", Jackson arvioi.

Tutkimuksesta kerrottiin Royal Astronomical Societyn uutissivuilla ja se on julkaistu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -tiedelehdessä.

Kuva: ESO/M. Kornmesser

Suorana labrasta 12/2018: Sanna Kettunen esittelee molekulaarista lääketiedettä Kuopiosta

Ma, 03/19/2018 - 14:43 Jari Mäkinen
Sanna Kettunen

Suorana labrasta siirtyy Jyväskylästä Kuopioon, missä sijaitsee Itä-Suomen yliopiston A.I. Virtanen - instituutti. Sieltä meille twiittailee tämän viikon ajan Sanna Kettunen, eli @Kettu_S.

"Mie olen koulutukseltani biologi, ollut aina kiinnostunut eläinbiologiasta ja fysiologiasta", kertoo Sanna, joka on tällä hetkellä tohtorikoulutettavana Kuopiossa Itä-Suomen yliopiston AIV-instituutissa.

A.I. Virtanen -instituutti on vuonna 1989 perustettu ikääntymiseen, elintapoihin ja terveyteen yleisesti keskittynyt biolääketieteen tutkimuslaitos, missä on 18 tutkimusryhmää.

"Tämähän on tosiaan iso yksikkö ja sisältää monta tutkimusryhmää, jotka jakautuu karkeasti neurotieteisiin ja kardiovaskulaari- sekä metaboliasairauksien tutkimukseen. Minä olen niitä sydänpuolen tutkijoita."

Sanna kertoo päätyneensä instituutin molekulaarisen lääketieteen tutkimusryhmään gradututkijana ja jääneensä yksinkertaisesti sille tielle.

Mitä AIV-instituutissa tehdään ja millaisten asioiden parissa Sanna puuhailee – siitä enemmän näissä twiiteissä!

Työntäkää ne asteroiditörmäysuutiset nenäänne: Bennu ei varmasti osu Maahan vuonna 2135

Ma, 03/19/2018 - 12:41 Jarmo Korteniemi
Lennokas kuva Bennun pommittamisesta ydinaseella. Kuva: Nasa

Ensin oli astronautin muuttunut DNA ja nyt asteroidi Bennu: lennokkaat tiedotteet ja niistä tehdyt vieläkin skandaalikäryisemmät jutut ovat viime aikoina levinneet kulovalkean tapaan netissä ja jopa suomalaismedioissa. Tässä hieman oikeaa tietoa Bennusta ja sen törmäysvaarasta.

Maailmalla on viime päivinä levinnyt uutinen, jonka mukaan Nasa yrittää keksiä keinoja suuren Bennu-asteroidin törmäyksen estämiseksi. Suomessa kauhuskenaariota ovat levittäneet mm. Tiede ja Iltalehti  sekä Tekniikan Maailma.

Uutisen mukaan Bennu saattaisi törmätä Maahan vuonna 2135 todennäköisyydellä 1:2700 (eli 0,000 37). Nämä 118 vuoden päähän projisoidut kauhuskenaariot ovat kuitenkin virheellisiä.

Todellisuudessa Bennu viilettää tuolloin täysin turvallisesti Maan ohi, joskin erittäin läheltä. Virhetieto perustuu hieman lennokkaaseen tiedottamiseen ja Acta Astronautica -lehdessä julkaistun tutkimuksen väärinymmärrykseen.

Virhetulkinnan alkuperä on epäselvä, mutta se löytyy jo ainakin yhden tutkimukseen osallistuneen instituutin omasta uutisesta.

Se on hyvä muistutus siitä mitä faktantarkistus tarkoittaa. Mutta kun mehukkaan jutun sisältävä sensaatiopallo lähtee pyörimään, sen kasvua on vaikea estää.

Törmäysuhka vuonna 2135 on tarkoituksella tekaistu ja teoreettinen.

Tutkimuksen lähtökohtana oli radan pieni tuunaus, jolla asteroidi saatiin törmäämään paperilla. Realistinen skenaario ei paljoa poikkea todellisista luvuista. Itse tutkimuksen pihvi on sitten siinä, kuinka tuo leikkitörmäys voitaisiin estää.

Uutisoitu 1:2700 todennäköisyyskin on väärin ymmärretty. Se kun ei tarkoita vain yhden vaan kaikkien mahdollisten törmäysskenaarioiden yhteenlaskettua todennäköisyyttä.

Bennu

Törmäysuhka on todellinen – mutta paljon myöhemmin ja epätodennäköisemmin

Bennu ohittaa Maan vuosittain 24.-25. päivä syyskuuta. Joku näistä kerroista kuitenkin todella saattaa jäädä sen viimeiseksi. Eeeeerittäin pienellä todennäköisyydellä.

Asteroidin rataa on laskettu tarkasti eteenpäin vuoteen 2200 asti. Ajanjakson viimeisinä vuosina saattaa jo osua, kertoo Nasan Sentry-sivusto.

Aikaisin mallinnettu törmäysmahdollisuus on vasta 2175, todennäköisyydellä 1:25 000 (eli 10 % aiemmin uutisoidusta). Jos se ei osu tuolloin, myöhemminkin on mahdollista, mutta vieläkin epätodennäköisemmin. Esimerkiksi vuoden 2199 mäjähdyksen mahdollisuudet ovat jo 1:10 mrd.

Epävarmuus tulee lähinnä Bennun rakenteesta, jota ei tietystikään tunneta aivan tarkasti. Siksi sen liikkeidenkin tarkkuus huononee mitä kauemmas tulevaisuuteen mennään.

Jos Bennu joskus todella törmäisi, vapautunut energia vastaisi noin 1150 megatonnia TNT:tä. Se olisi lähes puolitoista kertaa voimakkaampi kuin historian suurin tunnettu räjähdys, Tamboran tulivuorenpurkaus.

Suurin koskaan räjäytetty ydinpommi (Tzar bomba, n. 50 MT)  olisi siihen verrattuna pieni pöhäys.

Bennun törmäyksessä syntyisi yli nelikilometrinen ja vajaat puoli kilometriä syvä monttu. Hieman pienempi mutta paljon syvempi kuin Vaasan kupeessa sijaitseva Söderfjärden.

Nasan tekemässä grafiikassa Bennu näyttää dramaattisen suurelta, vaikka se on tavallinen asteroidi. Kosmisesti ihmisen tekemät rakennelmat ovat aika pieniä.

 

Bennu ei ole varsinaisesti millään tavalla erikoinen kappale, vaan vain yksi tuhansista Maan radan läheltä viilettävistä ja mahdollisesti vaarallisista asteroideista. Bennu kuitenkin kiinnostaa, sillä avaruusluotain OSIRIS-REx saapuu sen luo tämän vuoden elokuussa. Laitteen on tarkoitus ensin kartoittaa asteroidin pinta tarkkaan ja lopuksi lähettää siitä pölynäyte takaisin Maahan.

Bennun (oikealta nimeltään 101955 Bennu) oletetaan olevan hiilikondriittinen kappale Aurinkokunnan alkuajoilta. Sen läpimitta on 472-512 metriä ja massa 70-88 miljoonaa tonnia. Tutkamittausten perusteella se on jotakuinkin pyöreähkö kasa kivimurskaletta.

Nasa ja monet muut ovat tehneet jo pitkään erilaisia tutkimuksia mahdollisista tavoista torjua asteroidien ja komeettojen mahdollisia törmäyksiä maapalloon, ja esimerkiksi Bennun tutkiminen tulee edelleen auttamaan tässä. 

Lue lisää: Barbee ja kumpp. (2018)  (maksumuurin takana)

Revontulihälytys: revontulia näkyvissä nyt lähes koko Suomessa

Su, 03/18/2018 - 23:58 Jari Mäkinen

Ympäri Suomen tulee parhaillaan havaintoja revontulista – missä vain pilvet eivät peitä taivasta. Jos taivas vähänkin siis näkyy, kannattaa nyt hakeutua ulos taivaan tulia katsomaan!

HUOM: Uutinen julkaistiin sunnuntaina 19.3.2018 illalla. Ilmatieteen laitoksen avaruussääpalvelun 19.3. julkaistun tiedotteen mukaan nopea aurinkotuuli jatkuu ja revontulien todennäköisyys hieman koholla myös alkuviikosta.

*

Silminnäkijähavaintojen lisäksi mittalaitteiden tekemät havainnot sekä ennusteet kertovat selvästi, että revontuliaktiivisuus on nyt koholla ja aktiivinen alue peittää käytännössä koko Suomen eteläosia myöten.

NOAA:n revontuliovaaliennuste, joka on otsikkokuvassa, näyttää asian selvästi, kuten myös Ilmatieteen laitoksen avaruussääsivulla olevat mittaukset.

Avaruussääsivun ennuste sinällään ei siis ole osunut oikeaan, sillä G1-luokan myrsky on nyt meneillään.

Jo vajaan viikon ajan koholla ollut revontuliaktiivisuus johtuu Auringossa olevasta ns. korona-aukosta, mistä aurinkotuuli pääsee puhaltamaan lähes suoraan kohti maapalloa. Lisäksi Maan magneettikenttä on ollut tilassa, joka on auttanut varattujen hiukkasten pääsyä ilmakehän yläosiin.

Aukko on siirtymässä syrjään, joten tilanne on vähitellen rauhoittumassa.

Jos ulkona on pilvistä tai liikaa valosaastetta, niin nyt tunnelmaan voi päästä myös alla olevalla, 14.3. Ruotsin Abiskossa kuvatun videon avulla.

Otsikkokuva: NOAA / Video: Oliver Wright

NASA on yhä enemmän tuuliajolla - nyt sen väliaikainenkin johtaja lähtee

La, 03/17/2018 - 20:31 Jari Mäkinen

Samaan aikaan kun Yhdysvaltain kansallinen ilmailu- ja avaruushallinto koettaa kerätä voimiaan uusiin kuulentoihin, on sen hallinto yhä suuremmissa vaikeuksissa. Nasan väliaikainen johtaja Robert Lightfoot on saanut kyllikseen ja siirtyy eläkkeelle huhtikuun loputtua.

Nasan edellinen administraattori Charles Bolden erosi tehtävästään presidentti Trumpin astuttua valtaan aivan kuten yleensä presidenttien vaihtuessa on tapahtunut.

Usein uuden presidentin tultua on häneltä mennyt vähän aikaa Nasan johtajan nimittämiseen, mutta koskaan siihen ei ole mennyt näin kauaa: kun Lightfoot lopettaa pestinsä 30. huhtikuuta, tulee hän olleeksi väliaikaisena johtajana 406 vuorokautta, eli reippaasti yli vuoden.

New York Timesin mukaan Lightfoot lähetti viime maanantaina henkilökunnalleen pitkän sähköpostin, missä hän kertoi päätöksestään.

Sähköpostissa Lightfoot kertoo lähtevänsä raskain sydämin, mutta ei kerro suoraan syytä lähtöönsä. Sitä ei kuitenkaan ole vaikea arvata: samaan aikaan kun presidentti haluaisi Nasan tekevän yhtä ja toista komeaa, on sen rahoitusta nipistetty, tutkimusohjelmiin puututtu ja Trumpin hallinnon osoittaman uuden johtajan Jim Bridenstinen nimitys on jäänyt jumiin senaattiin. Kaikki demokraatit vastustavat hänen valintaansa, koska häntä pidettään epäpätevänä tehtävään.

Bridenstine on esimerkiksi kyseenalaistanut ilmastonmuutoksen ja jopa monet republikaanit, kuten Floridan senaattori Marco Rubio epäilee hänen kykyään toimia Nasan johtajana.

Lightfootin lähtö on isku myös Yhdysvaltain avaruuspolitiikkaa linjaavalle Avaruusneuvostolle, jonka pitäisi luotsata Nasaa Kuuhun ja kaupallistaa avaruusasema vuonna 2025. 

Koska varajohtajankin paikka on edelleen täyttämättä, ottaa toukokuussa Nasan hoitoonsa virka-asteikon kolmas, avaruustekniikasta vastannut apulaisjohtaja Steve Jurczyk. Myös monta muuta avainpaikkaa Nasassa on täyttämättä.

Johtajatason ongelmista huolimatta lähiaikojen toimet menevät Nasassa suunnitelmien mukaan, joten esimerkiksi seuraava Mars-laskeutuja InSight ei välitä pääkonttorin kuohuista.

Maailmanmatkoja kiireisille: 10 minuutissa minne vaan.

Pe, 03/16/2018 - 20:05 Jari Mäkinen

Oletko kiireinen tai rahapulassa, mutta mieli tekee matkustaa. Japanilainen First Airlines voi auttaa – mutta valitettavasti tämän virtuaalitodellisuuslentoyhtiön palveluita käyttääkseen täytyy mennä Japaniin.

Perjantain kevytjuttumme esittelee yhtiön, jonka toimintaidea on yksinkertainen: se tarjoaa virtuaalisen matkustuskokemuksen ilman kaikkea matkaamiseen liittyvää häslinkiä ja hiilidioksidin suihkuttamista ilmakehään.

Matkustajat lentävät nimittäin virtuaalisesti oikeassa lentokoneympäristössä. Tarjolla on Airbusin istuimet, joko ensimmäisessä luokassa tai liikemiesluokassa, ateriat ja matkustamohenkilökunta.

Maisemat tarjotaan virtuaalitodellisuuslaseilla, joilla matkustajat pääsevät käymään mm. Pariisissa, Roomassa, New Yorkissa ja Havaijilla. 360°-kaupunkikierros on tarjolla heti "lennon" jälkeen, mukavasti omalla istuimella ilman kaikkea vaivaa, mikä tulee passintarkastuksesta, jonottamisista ja lentoasemakuljetuksista.

"Meillä on asiakkaina paljon ikäihmisiä, jotka haluaisivat matkustaa, mutta eivät enää pysty", toteaa yhtiön johtaja Hiroaki Abe The Japan Timesin artikkelissa.

Toistaiseksi yhtiön "lentokoneessa" on kahdeksan ykkösluokan matkustajapaikkaa ja neljä business-istuinta. Matka maksaa noin 45 euroa ykkösluokassa.

"Lennolla" tarjolla oleva annos.

Hintaa voi pitää oikeastaan edullisena, sillä – ainakin jutun ja siinä (sekä alla) olevan videon mukaan – ateriat ovat ihan kunnollisia. Yhtiö toteaa, että niitä on tekemässä jopa oma, paikalla "lentokoneessa" oleva kokki. 

Virtuaalimatkat ovat olleet siinä määrin suosittuja, että yhtiö aikoo tarjota pian myös kotimaanmatkoja, eli laittaa valittavaksi virtuaalilaseihin Japanin maisemia.

Sisäplaneettojen tanssia iltataivaalla

Pe, 03/16/2018 - 19:58 Markus Hotakainen

Merkurius ja Venus, jotka kiertävät Aurinkoa Maan radan sisäpuolella, ovat juuri nyt hyvin näkyvissä iltataivaalla.

Vajaa tunti auringonlaskun jälkeen kirkkaampi Venus erottuu jo hyvin matalalla läntisellä taivaalla. Kun taivas hieman tummuu, alkaa erottua myös Merkurius, joka on tällä hetkellä Venuksesta yläoikealle noin kello yhden suunnassa. Asetelma muuttuu kuitenkin melko nopeasti, sillä etenkin Merkurius liikkuu taivaalla melko vauhdikkaasti.

Planeetat näkyvät vielä tovin melko lähellä toisiaan – itse asiassa niiden välinen etäisyys kutistuu, kunnes ne ovat 19.3. lähimmillään. Edellisenä iltana samaan ryppääseen tunkee vielä kapoinen kuunsirppi. Venus näkyy iltapuolen taivaalla koko kevään, mutta Merkurius on tapansa mukaan vain pikaisella visiitillä. Jos lähipäivinä on iltaisin selkeää, kannattaa käydä vilkaisemassa näkymää, sillä legendan mukaan planeettojen liikkeitä 1600-luvun alussa setvinyt Johannes Keplerkään ei onnistunut näkemään Merkuriusta.

Kuva: Markus Hotakainen

Ihmiset alkoivat innovoida jo varhain – koska oli pakko

Pe, 03/16/2018 - 19:31 Markus Hotakainen

Varhaisten ihmisten kehitys oli riippuvaista ympäristöoloista. Runsaat 300 000 vuotta sitten niissä tapahtui muutoksia, jotka pakottivat esivanhempamme ideoimaan uusia asioita.

Itäisestä Afrikasta on kaivettu esiin kymmeniätuhansia vuosia aiempia löytöjä vanhempia merkkejä nykyihmisen varhaisesta elämästä. Kansainvälinen tutkijaryhmä on esimerkiksi selvittänyt, että väriaineilla ja työkaluihin soveltuvilla kivilajeilla käytiin kauppaa jo yli 300 000 vuotta sitten.

Eteläisen Kenian Olorgesailien alueelta on löytynyt merkkejä ihmisasutuksesta yli miljoonan vuoden ajalta. Satojatuhansia vuosia noudatetut käytännöt muuttuivat melko nopeasti ja tutkijat arvelevat, että syynä olivat olosuhteiden pikaiset muutokset.

Reilut 300 000 vuotta sitten itäinen Afrikka ei ollut erityisen suotuisaa aluetta. Voimakkaat maanjäristykset muovasivat maankamaraa ja ilmasto vaihteli kosteasta kuivaan. Selviytyäkseen ankarissa ja alati muuttuvissa olosuhteissa esivanhempiemme oli kehitettävä uusia taitoja ja uutta tekniikkaa sekä luotava sosiaalisia verkostoja, jotka edellyttivät kommunikaatiokykyä.

"Parempia henkisiä kykyjä ja monimuotoisempaa sosiaalista elämää edellyttävien mutkikkaiden käytöstapojen omaksuminen saattoi olla keskeinen tekijä, joka erotti nykyihmisen muista varhaisista ihmisistä", toteaa Rick Potts, joka johtaa ihmisen alkuperää selvittävää Luonnonhistoriallisen museon Human Origins -hanketta.

Vanhimmat merkit ihmisten touhuista Olorgesailien alueella ovat 1,2 miljoonan vuoden takaa. Satojentuhansien vuosien ajan sikäläiset ihmiset valmistivat ja käyttivät kivestä muokattuja käsikirveitä.

Kuluvan vuosituhannen alussa seudulta löytyi pienempiä ja taidokkaammin muokattuja työkaluja kuten kaapimia, keihäänkärkiä ja naskaleita. Niiden ajoitus paljasti kiviesineiden olevan yllättävän vanhoja, jopa 320 000 vuoden takaa.

Tuoreet löydöt poikkesivat aiemmin tunnetuista käsikirveistä myös materiaaliltaan. Kookkaammat käsikirveet oli naputeltu paikallisista kivistä, mutta keihäänkärjet ovat obsidiaania, tuliperäistä kiveä, jota Olorgesailien seuduilla ei esiinny.

Sitä on melko lähellä, vain 25–90 kilometrin etäisyydellä, mutta eri suunnissa ja eri esiintymissä. Tästä tutkijat ovat päätelleet, että tuolloiset ihmisryhmät harjoittivat keskenään vaihtokauppaa.

Asuinpaikoilta löytyi myös väriaineita, esimerkiksi okraa. Tutkijat eivät ole varmoja, mihin tarkoitukseen niitä on käytetty, mutta joitakin aavistuksia siitä on.

"Samaan tapaan kuin värejä käytetään nykyisin vaatteissa tai lipuissa ilmaisemaan omaa identiteettiä, entisaikojen ihmiset ovat ehkä viestittäneet väriaineiden avulla kuulumistaan eri ryhmittymiin ja mahdollisesti pitäneet yllä siteitä etäämpänä asuviin lajitovereihinsa", Potts arvioi.

Tutkijat selvittivät syitä uudenlaisten käytöstapojen ilmaantumiseen yhdistämällä eri tavoin hankittuja tietoja muinaisista olosuhteista ja asuinseuduista. Näyttää siltä, että noihin aikoihin sekä maisemassa että ilmastossa tapahtui muutoksia, jotka saivat aikaan epävarmuutta elämisen kannalta tärkeiden resurssien löytymisessä.

Epävakaiden aikojen arvellaan alkaneen noin 360 000 vuotta sitten, jolloin myös alueen vulkaaninen aktiivisuus kasvoi. Aiemmin on oltu siinä käsityksessä, että ihmisen kehitys oli tasaisen verkkaista, mutta uusien tutkimustulosten perusteella olosuhteissa tapahtuneet merkittävät muutokset pakottivat kehittämään melko nopeasti uusia tapoja selviytyä uudenlaisessa ympäristössä.

Löydöistä kerrottiin Smithsonian Instituten uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Science-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: Human Origins Program/Smithsonian Institute

Säteilyturvakeskus: Ilmassa outoa radioaktiivisuutta tänä vuonna

Pe, 03/16/2018 - 14:00 Jarmo Korteniemi

STUK kertoo havainneensa epätavallisia radioaktiivisen jodin määriä tänä vuonna ympäri eteläistä ja itäistä Suomea. Määrät ovat erittäin pieniä ja terveyden kannalta merkityksettömiä. Ne ovat kuitenkin poikkeavia ja siksi herättävät huomiota.

Säteilyturvakeskus eli STUK havainnoi säteily-ympäristömme muutoksia usealla mittausasemalla. Tänä vuonna jo viidellä niistä on havaittu pieniä määriä radioaktiivista jodia (jodi-131). Mittauspaikat ovat eteläisessä ja itäisessä Suomessa. Vastaavia jodihavaintoja on alkuvuodesta tehty muuallakin Euroopassa.

Ensimmäisen kerran jodia jäi asemien ilmankerääjien suodattimiin Kotkassa tammikuun puolivälissä. Määrä oli vaivaiset 0.9 mikrobecquerelia kuutiometrissä ilmaa. Vastaavia pitoisuuksia havaittiin samaan aikaan sekä Norjassa että Virossa.

Toinen havainto sattui helmikuun alkupuolella. Helsingin, Imatran, Kajaanin ja Kotkan ulkoilmasta mitattiin 0,7–1,6 mikrobecquerelia kuutiometrissä ilmaa.

Kolmas kerta sattui maaliskuun alussa. Helsingistä 1.–8.3., Kuopiosta 8–12.3., sekä Kotkasta ja Kajaanista 5.–12.3. havaittiin Jodi-133:a alle kolmen mikrobecquerelin määriä kuutiometrissä.

Becquerel (Bq) mittaa radioaktiivisen aineen aktiivisuutta. 1 Bq tarkoittaa, että ainemäärässä hajoaa keskimäärin yksi atomi sekunnissa. Nyt raportoidut aktiivisuudet ovat yhden mikrobecquerelin tietämillä, mikä tarkoittaa yhtä hajoamista kuutiossa ilmaa miljoonan sekunnin (11,5 vrk) aikana, tai yhtä hajoamista sekunnissa miljoonassa kuutiometrissä ilmaa.

Määrät ovat erittäin pieniä ja ihmisten tai ympäristön turvallisuuden kannalta merkityksettömiä. Ne kuitenkin ylittävät mittalaitteiden havaitsemisrajan.

Havaintoja voi tarkastella itse STUKin nettisivuilta.

”Vaikka näistä pitoisuuksista ei olekaan haittaa meillä, on huolestuttavaa, jos jossain jodia pääsee tai päästetään ilmaan tämän tästä”, huomauttaa STUKin laboratorionjohtaja Maarit Muikku.

Päästöjen lähdettä ei tässä vaiheessa vielä tunneta. On kuitenkin selvää, että alkuvuoden jodihavainnot ovat peräisin kolmesta eri päästöstä. Radioaktiivisuus laimenee nopeasti jodin sekoittuessa ilmaan, ja häviää muutenkin nopeasti. Jodi-131:n puoliintumisaika on vain kahdeksan päivää.

Jodi-131:tä käytetään yleisesti lääketieteessä kilpirauhasen liikatoiminnan ja kilpirauhassyövän hoidossa. Sitä valmistetaan monissa maissa eri puolilla maapalloa.

Lähde: STUKin uutinen

Kuva: Thierry Ehrmann / Flickr
Tällaiseen paniikkiin ei ole aihetta (Thierry Ehrmann / Flickr).

Kääpiöplaneetta Cereksen pinta muuttuu: pinnan alta purkautuu ainesta

To, 03/15/2018 - 22:18 Jarmo Korteniemi
Kuva: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/ASI/INAF

Tutkijat ovat todistaneet kuinka Cereksen pinnan alta purkautuu sekä vettä että soodaista vettä. Pieni kääpiöplaneetta on osoittautunut aktiivisemmaksi maailmaksi kuin aiemmin osattiin kuvitellakaan.

Kaksi tuoretta tutkimusta osoittaa, kuinka sisemmän aurinkokunnan ainoa kääpiöplaneetta Ceres muuttuu koko ajan. Löydöt julkaistiin 14.3.2018 Science Advances -tiedelehdessä.

Toinen tutkimuksista keskittyy suoriin havaintoihin. Tutkijat tarkastelivat siinä 12-kilometrisen Juling-kraatterin (otsikkokuvassa) jyrkkien reunamien varjoisia rinteitä. He huomasivat, kuinka reunavallia peittävän jään määrä kasvoi aikaa myöten. Muutokset tapahtuivat vain muutaman kuukauden aikana.

Kyse on ensimmäisestä kerrasta, kun kääpiöplaneetalla on huomattu tapahtuneen muutoksia kahden kuvan oton välillä. Löytö tehtiin Dawn-luotaimen visuaalisen ja lähi-infran aluella toimivalla VIR-spektrometrillä.

Juling-kraatterin koillisreuna on lähes ikuisessa varjossa. Pohjan muodot taas kertovat jäätikkömäisistä virtauksista.

Löytö on monessa suhteessa outo, sillä vesijää ei ole stabiilia Cereksen pinnalla. Se kyllä säilyy parhaiten juuri varjoisilla ja kylmillä rinteillä, mutta silloinkin se sublimoituu suoraan höyryksi. Jään lisääntymistä voi siis tapahtua vain, jos sitä purkautuu jostain lisää.

Tutkijoiden mukaan syy lienee Cereksen kierrossa Auringon ympäri. Kun pallon pinta lämpenee, sen alta alkaa purkautua vesihöyryä, joka sitten kondensoituu läheisen kraatterin kylmälle rinteelle. Myös lämmityksen mahdollisesti aiheuttamat maanvyöryt saattavat paljastaa lisää tuoretta jäätä.

Vaikka Juling-kraatteri sijaitsee syvällä Cereksen eteläisellä pallonpuoliskolla (noin Australian pääkaupungin leveysasteilla), ei Aurinko nouse kesäisin lämmittämään sen rinteitä juuri talvea paremmin. Kääpiöplaneetan akseli ei nimittäin ole juurikaan kallistunut sen kiertorataan nähden.

Pintaa lämmittävä säteilyannos kuitenkin vaihtelee vuoden mittaan roimasti, koska Aurinko on joskus lähellä (2,56 AU) ja toisinaan kaukana (2,98 AU). Tuo huima 63 miljoonaa kilometrin erotus on paljon suurempi kuin esimerkiksi lyhin matka Marsista Maahan.

(Jo ennen Dawn-luotaimen saapumista vaikutti varmalta, että Cereksen syvyyksistä näyttäisi purkautuvan vettä.)

Toisessa tuoreessa tutkimuksessa perehdyttiin viitteellisempiin todisteisiin muutoksista, mutta sen vaikutukset ovat kauaskantoisempia. Sen mukaan pinnan alta on paljastunut tavaraa geologisessa lähimenneisyydessä.

Jo aiemmin Cerekseltä on löydetty natriumkarbonaattia eli soodaa (Na2CO3, joka eri aine kuin ruokasooda NaHCO3). Kääpiöplaneetan kiehtovat kirkkaat pisteet muodostuvat suurelta osin juuri tästä tavarasta.

Nyt julkaistussa tutkimuksessa tutkittiin useita paikkoja, joista löytyy soodan hydraatteja. Nämä ovat soodan kidemuotoja, joissa on mukana jonkin verran, joskus paljonkin, vettä. Ne ovat evaporiitteja, joita syntyy vain, kun suolaisesta vedestä haihtuu neste pois ja loppu kiteytyy.

Kuva: Carotto et al. 2018
10-kilometrisen Oxo-kraatterin reunoilta löytyy niin soodaa, sen hydraatteja, kuin vesijäätäkin (Carrozzo et al.).

Tällaiset esiintymät tutkijoiden mukaan häviäisivät vesijään tapaan sublimoitumalla muutamassa miljoonassa vuodessa. Tämä osoittaa, että aineksen on täytynyt ilmaantua pinnalle geologisesti varsin äskettäin.

Soodan hydraatteja tunnetaan nyt vain kahdelta taivaankappaleelta: Cerekseltä ja Maasta. Meillä näistä hydraateista tunnetuin lienee jo antiikin aikana paljon käytetty natron (Na2CO3·10H2O), joka toimii mm. pesuaineena sekä veden pehmentäjänä. Sitä ja muitakin evaporiitteja löytyy kuivuneiden suolajärvien pohjilta.

Dawn-luotain on osoittanut Cereksen pinnan eri alueilla olevan koostumukseltaan erittäin erilainen. Tutkijoiden mukaan vaihtelu on syntynyt joko törmäysten kaivaessa ja levittäessä syvemmältä peräisin olevaa ainetta pinnalle, kryovulkaanisina intruusioina jossa aines tunkeutuu hyvin syvältä pinnalle, tai ehkä jo alkumeren olemassaolon aikana.

Cereksen pinnan uskotaan syntyneen kun koko palloa peittänyt globaali meri jäätyi.

Kääpiöplaneetta on tämän lisäksi yhä aktiivisen ja dynaaminen maailma.

Asiasta kertoivat aiemmin mm. SpaceDaily ja Phys.org.

Lähteet: Raponi ja kumpp., Carrozzo ja kumpp.

Kuvat: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/ASI/INAF sekä Carrozzo et al. 2018.

Painottomuus muuttaa silmän rakennetta

To, 03/15/2018 - 20:11 Markus Hotakainen

Kansainvälisellä avaruusasemalla viipyneet astro- ja kosmonautit ovat huomanneet näkökykynsä muuttuvan. Joissakin tapauksissa muutokset ovat ilmeisiä jo avaruudessa, joskus ne ilmenevät vasta paluun jälkeen.

Houstonin yliopiston tutkijan Nimesh Patelin johdolla on selvitetty, mitä silmässä oikein tapahtuu painottomuudessa.

Ilmiölle on annettu nimilyhenne SANS (Space flight-Associated Neuro-ocular Syndrome) ja sitä on tutkittu jo pitkään. Nyt siitä on saatu uutta ja entistä tarkempaa tietoa OCT-kuvauksen (Optical Coherence Tomography) keinoin.

"Tutkimme 15 ISS-astronauttia ennen ja jälkeen lennon, ja totesimme heidän silmiensä rakenteessa todella tapahtuneen muutoksia", Patel.

Kaikkien tutkittujen näkökyky oli hyvä sekä ennen lentoa että sen jälkeen, mutta monilla oli silti havaittavissa rakenteellisia muutoksia silmissä.

Tutkimuksessa käytetyllä OCT-tekniikalla saadaan poikkileikkauskuvia silmästä, tässä tapauksessa verkkokalvosta. Patelin kehittämällä ohjelmistolla kuvista saatiin selvitettyä, että pitkien lentojen seurauksena silmissä tapahtuu kolmenlaisia muutoksia.

"Tutkimuksessa kävi ilmi, että pitkään jatkuva oleskelu mikrogravitaatiossa saa aikaan muutoksia Bruchin kalvossa olevan näköhermon aukon sijainnissa, verkkokalvon paksuuden kasvua näköhermon läheisyydessä ja suonikalvon lisääntynyttä poimuttuneisuutta", Patel listaa.

Osa näistä muutoksista oli odotettavissa, kun kallonsisäinen paine kasvaa, mutta niissä oli kuitenkin merkittäviä yksilökohtaisia eroja. Esimerkiksi suonikalvon poimuttuneisuus ei ollut niin yleistä, jos verenpaine oli koholla.

Muutosten syistä ei ole vielä tarkkaa tietoa, mutta oletettavasti taustalla on painottomuuden aiheuttama kehon nesteiden kertyminen yläruumiiseen ja erityisesti päähän.

Tutkimuksen perusteella näyttää siltä, että ainakin osa pitkien avaruuslentojen aiheuttamista muutoksista palautuu ennallaan vasta pitkän ajan kuluessa.

Patelin johtamalla tutkimuksella ei ole merkitystä pelkästään avaruuslentojen kannalta. Hänen kehittämillään algoritmeilla voidaan jatkossa tutkia myös "tavallisia" potilaita ja kenties havaita hyvin pieniä silmissä tapahtuvia muutoksia, jotka muuten jäisivät huomaamatta.

Tutkimuksesta kerrottiin Houstonin yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu JAMA Ophthalmology -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA

Tässäpä on mahtava masiina! Maailman suurin lentokoneenmoottori teki ensilentonsa.

To, 03/15/2018 - 19:57 Jari Mäkinen
GE9X lentää General Electric -yhtiön Boeing 747-koekoneessa

Kyseessä on yksinkertaisesti maailman suurin lentokoneenmoottori, Boeingin uuteen 777-8 ja -9 -laajarunkokoneisiin tuleva General Electric GE9XTM. Se nousi tiistaina 13.3. ensimmäistä kertaa ilmaan Kaliforniassa, Victorvillessä.

Yhtiö käyttää koekoneenaan Boeing 747-400 Jumbo-Jettiä, jonka yhden moottorin paikalle uusi GE9XTM on kiinnitetty. Kuvat näyttävät dramaattisesti, kuinka paljon suurempi uusi moottori on verrattuna Jumbon sinänsä jo kookkaisiin moottoreihin.

Nykyisin käytössä olevan Boeing 777:n GE90 -moottorit ovat tällä haavaa jo suurimpia liikennelentokoneiden moottoreita, mutta niiden uusi versio on vieläkin kookkaampi.

Moottorissa ensimmäisenä oleva, selvästi edestä näkyvä turbiini, niin sanottu puhallin, on 3,4 metriä halkaisijaltaan. Kokonaisuudessaan moottori on siis halkaisijaltaan samaa luokkaa kuin Boeing 737:n tai Airbus A320:n runko on leveä.

Puhaltimessa on 16 hiilikuitukomposiitista tehtyä lapaa ja se vastaa suuresta osasta moottorin maksimissaan 470 kN tuottamasta työntövoimasta.

Suuren puhaltimen ansiosta moottorin ohivirtaussuhde on 10:1, eli vain 10 % sen sisään tulevasta ilmasta johtuu moottorin sydämenä olevaan, voiman tuottamaan kaasuturbiiniin. Siinä käytetään hyvin suurta painesuhdetta ja normaalia korkeampaa lämpötilaa. Moottorista tulee osin näiden ansiosta taloudellisin ja vähäpäästöisin lentokoneenmoottori työntövoimaan suhteutettuna.

Ensilento kesti hieman yli neljä tuntia ja sen aikana moottoria käytettiin hyvin samaan tapaan kuin tavallisia lentokoneenmoottoreita normaalin lennon aikana. Näin sen perustoimivuus voitiin varmistaa, ja vasta myöhemmillä lennoilla moottoria aletaan vasta kurittamaan.

Normaalien, mutta moottoria eri tavoilla käyttävien lentotilanteiden lisäksi sitä käytetään ääritilanteissa ja erikoisissa olosuhteissa, sillä moottorin lentokelpuuttaminen vaatii hyvin paljon erilaisia testejä. Lisäksi tarvitaan yksinkertaisesti lentotunteja.

Testejä on tehty itse asiassa jo hyvin paljon ennen tätä ensilentoa. Toukokuusta 2017 alkaen moottoria on käytetty maassa paitsi normaaliolosuhteissa, niin myös esimerkiksi Kanadassa olevassa hyvin kylmien olosuhteiden koetilassa.

Jos kaikki sujuu suunnitellusti, saa moottori lentokelpoisuustodistuksen vuonna 2019.

B777-9

Boeing 777-8 ja -9 ovat uusia versioita nyt pitkänmatkanliikenteessä suositusta, mutta jo hieman vanhentuneesta kaksimoottorisesta 777:stä. Se, ja sen moottorit ovat eräitä luotettavimpia koskaan tehtyjä, joten uusi kone ja sen uusi, tehokkaampi moottori ovat suuren haasteen edessä.

Vaikka pitkien matkojen lentäminen valtamerienkin päällä vain kahdella moottorin voimin tuntuu kenties huolestuttavalta, ovat nykyiset kaksimoottorikoneet niin Boeingilta kuin Airbusilta entisiä kolmella tai neljällä moottorilla varustettuja koneita turvallisempia. 

Esimerkiksi Boeing 777:n GE90 -moottorin luotettavuus on hämmästyttävä 99,98 % (kun mittarina on lennon lähdön myöhästyminen moottorista johtuvasta syystä) ja lennon aikana tapahtuvien, moottorista johtuvien moottorin sammuttamisten suhde on 0,001. Tämä tarkoittaa sitä, että pilotti lentää koneella hyvin todennäköisesti koko uransa ajan ilman moottoriongelmaa; tietysti he käyvät koko ajan koulutuksessaan läpi moottoriongelmia hätätilanteiden varalta, mutta onneksi näille taidoille on erittäin harvoin käyttöä.

GE9X-moottoreita tullaan käyttämään Boeing 777-8 ja 777-9 -laajarunkokoneissa, joihin mahtuu 350-425 matkustajaa. Koneiden jännä ominaisuus on kääntyvä siivenkärki, jonka ansiosta normaalia keveämpi kone voidaan parkkeerata lentoasemilla nykyisille koneille tarkoitettuihin paikkoihin ja kone voi käyttää nyt käytössä olevia kiito- ja rullausteitä.

Lennossa koneen kärkiväli on 72 metriä; koneen polttoainetehokkuutta parantava pitkä ja hoikka siipi on käytössä myös esimerkiksi Finnairin käyttämissä Airbus A350 -koneissa, joskin uusi Boeing vie leveyden omaan luokkaansa – ja siksi siivenpäät on tehty lentotukialuksilla käytettävien hävittäjien siipien tapaan taittuviksi.

GE Aviation on saanut tähän mennessä lähes 700 tilausta 700 GE9X -moottorilleen Boeing 777X -koneita tilanneilta yhtiöiltä. 

Vaikka kyseessä on amerikkalainen moottori, on sen tekemisessä myös suurilla osuuksilla japanilainen IHI Corporation ja eurooppalaiset Safran Aircraft Engines, Safran Aero Boosters ja MTU Aero Engines AG.

Kuvat: GE Aviation ja Boeing

Kiinan holtiton avaruusasema sinnittelee vielä, mutta putoaa aprillipäivän tienoilla

To, 03/15/2018 - 17:53 Jarmo Korteniemi
Kuva: Wikimedia Commons / Jarmo Korteniemi

Kiinan ensimmäinen miehitetty avaruusasema on putoamassa alas. Näillä näkymin ohjauskyvytön avaruusasema palaa ilmakehässä huhtikuun alussa.

Aprillipäivänä saattaa näkyä komeita kiinalaisia "ilotulituksia", jos vain sattuu olemaan oikeassa paikassa. Kiinan 8,5-tonninen avaruusasema Tiangong-1 on viimein putoamassa maahan. Se on sinnitellyt radallaan yllättävän pitkään, sillä alunperin sen piti tuhoutua jo vuodenvaihteessa.

Arvio voi tosin mennä muutaman päivän sinne tai tänne. Aerospace Corporation ennustaa putoamisen sattuvan 31.3.–3.4., Euroopan avaruusjärjestön hieman vanhempi arvio taas kertoi sen tapahtuvan 29. ja 9. päivän välillä.

Asema alkanee hajota kunnolla noin 70–80 kilometrin korkeudella. Tapahtuman saattaa pystyä näkemään noin 500 kilometrin päästä.

Aseman mitattu ja ennustettu korkeus (Aerospace Corp.)

Putoamispaikka on vielä lähes täysin auki ja kattaa käytännössä yhä koko 43. leveyspiirien välisen alueen. Paikka varmistuu muutaman tuhannen kilometrin tarkkuudella vasta tunteja ennen putoamista, tai vasta itse tapahtuman aikana. Myös se, putoaako osia maahan asti, on epävarmaa.

Tiangong-1 on kiertänyt Maata jo yli kuusi vuotta. Se laukaistiin avaruuteen syyskuussa 2011, minkä jälkeen siellä on vieraillut kaksi miehistöä. Nyt asema on tyhjillään. Vuoden 2016 alun jälkeen asema ei ole ollut lennonjohdon hallinnassa.

Aseman putoamisesta, tarkan ajankohdan ennustamisesta, sekä mahdollisista haitoista on kerrottu tarkemmin kahdessa aiemmassa jutussamme. Tuoreimmista aika-arvioista kertoi nyt ensimmäisenä Suomen kuvalehti.

Taivas täynnä revontulia! Tänäänkin kannattaa katsoa ylöspäin.

To, 03/15/2018 - 09:15 Jari Mäkinen
Revontulet Tromsøn all-sky -kamerassa. Kuva: NIPR

Eilen illalla näkyi pitkästä aikaa revontulia myös eteläisessä Suomessa. Otolliset olosuhteet niiden näkymiseen jatkuvat vielä vähän aikaa, joten vaikka todennäköisyys komeisiin taivaan tuliin on tänään pienenpi kuin eilen, kannatta taivasta tähytä myös tänään illalla ja yöllä – etenkin kun säätila täällä Maan päällä näyttää olevan suotuisa.

Ilmatieteen laitoksen mainio Avaruussääpalvelu povasi jo eilen revontulia ja niin kävikin: illalla vihertävät, kauniisti elävät revontulet olivat taivaalla jopa eteläisessä Suomessa, mutta pohjoisessa näytös oli luonnollisesti parempi.

Otsikkokuvassa on esimerkkinä Japanin kansallisen napatutkimuslaitoksen Tromsøssa olevan revontulikameran kuva, joka näyttää koko taivaan peittäneitä revontulia. Paikan päällä katsottuna ne olivat varmasti sykähdyttävän kauniit, kuten tämä kooste viime yöstä näyttää.

Aurinko on parhaillaan noin 11-vuotisen aktiivisuussyklinsä rauhallisessa vaiheessa, minkä vuoksi sen pinnalta roihahtelee varsin harvoin sellaisia purkauksia, jotka saisivat aikaan vipinää täällä maapallon seutuvilla. 

Mutta aina silloin tällöin näin käy. Nyt Auringossa on niin sanottu korona-aukko, nimensä mukaisesti Aurinkoa ympäröivässä kaasukehässä oleva reikä, jonka kautta suihkuaa ulos avaruuteen kaasua. Tämä on ihan tavallista, joskin nyt tämän aurinkotuulen nopeus on suurehko ja se osuu juuri meidän suuntaamme avaruudessa.

Siksi maapalloa suojaavaan magneettikenttään osuessaan se saa aikaan geomagneettisen häiriön, pientä myrskyä avaruussäässä, jolloin napa-alueiden ympärillä olevat rengasmaiset revontulialueet pääsevät aktivoitumaan normaalia enemmän ja levittäytyvät myös etelämpään. Ja etelänavan ympäristössä pohjoisempaan.

Avaruussäätä tarkkaillaan ja ennustetaan koko ajan, koska sillä voi olla vaikutuksia satelliittien toimintaan ja joskus jopa täällä Maan pinnalla.

Tämä eilinen myrsky oli vain pieni, luokkaa G1, ja vastaavan laatuinen taivasnäytelmä saattaa olla tiedossa vielä tänäänkin, vaikkakin todennäköisyys on hieman pienempi. Joka tapauksessa nopean aurinkotuulen hiukkasvirtauksen vaikutus jatkunee kolmesta viiteen päivää hiljalleen heiketen.

Aurinko SDO:n kuvaamana 15. maaliskuuta 2018
Aurinko eilen SDO-satelliitin kuvaamana.
Korona-aukko näkyy siinä hyvin – osoittamassa suoraan kohti meitä. Kuva: NASA /SDO

Löpö loppuu – Kepler alkaa olla finaalissa

Ke, 03/14/2018 - 22:18 Markus Hotakainen

Eksoplaneettoja sinnikkäästi etsinyt Kepler-avaruusteleskooppi on taas vaikeuksissa. Yhdeksän vuoden aikana se on kokenut kovia, mutta kekseliäillä kikoilla toimintaa on onnistuttu jatkamaan niin ohjausjärjestelmän osittaisesta vikaantumisesta kuin kosmisen säteilyn pommituksesta huolimatta.

Nyt lopullinen loppu alkaa kuitenkin olla lähellä. Teleskoopin asennonsäätöön tarvittava polttoaine vetelee viimeisiään. Kun Keplerin kolmesta gyroskoopista toinen rikkoutui vuonna 2013, alkuperäinen havaintosuunta jouduttiin hylkäämään ja tarkkailtavaa taivaanaluetta vaihtamaan kolmen kuukauden välein.

Tuolloin arvioitiin, että teleskoopin asentoa pystyttäisiin muuttamaan ehkä kymmenen kertaa. Aiemmin tässä kuussa se tehtiin jo 17. kerran eikä suotta. Alkuperäisen havainto-ohjelman aikana Kepler löysi yli 2 300 eksoplaneettaa ja jatko-ajallakin löytöjä on kertynyt jo reilut 300.

Kaikella on kuitenkin rajansa.

Sen lisäksi, että Kepleriä ei polttoaineen loputtua pystytä enää kääntämään uuteen, havaintojen kannalta sopivaan suuntaan, myös tietoliikenneyhteys katkeaa, kun antennia ei saada suunnattua Maahan. Sitä ennen on saatava imuroitua kaikki mahdollinen data Keplerin muistista.

Ongelmana on se, että teleskoopissa ei ole bensamittaria. Polttoaineen määrää joudutaan arvioimaan säiliössä vallitsevan paineen ja ohjausmoottoreiden toiminnan perusteella. Eikä kumpikaan keino anna kovin tarkkaa tietoa jäljellä olevan polttoaineen määrästä.

Sitä pitää kuitenkin olla riittävästi vielä vihoviimeiseen asennonsäätöön, jotta teleskooppi ja sen antenni ehditään suunnata Maahan vihoviimeistä tiedonsiirtoa varten. Lennonjohto joutuu olemaan lähiviikot ja -kuukaudet varpaillaan, sillä kun polttoaineesta on käytetty viimeinenkin pisara, Keplerin ohjaaminen käy mahdottomaksi.

Kepler-avaruusteleskoopin taru on siis lopuillaan, mutta se saa jatkoa toivon mukaan jo kuukauden kuluttua. 16. huhtikuuta on määrä laukaista avaruuteen TESS eli Transiting Exoplanet Survey Satellite. Toisin kuin Kepler, joka tarkkaili ensin Joutsenen tähdistön tienoilla ollutta aluetta ja sitten vajaata kahtakymmentä samankokoista palasta taivaasta aina kolme kuukautta kerrallaan, TESS käy läpi lähes koko taivaankannen ja etsii kirkkaita tähtiä kiertäviä planeettoja 300 valovuoden säteellä.

Keplerin hupenevasta polttoaineesta kerrottiin NASAn uutissivuilla.

Kuva: NASA

Rajut menetelmät käyttöön: tutkijoiden villi ajatus napajäätiköiden sulamisen hidastamiseksi

Ke, 03/14/2018 - 16:39 Toimitus

Napa-alueiden jäätiköiden sulamista ja merenpinnan nousua voitaisiin hidastaa geotekniikan avulla ja sen soveltamista tulisi tutkia vakavasti, ehdottaa kansainvälinen tutkimusryhmä Nature-lehden kommenttiartikkelissa.

Vuoteen 2100 mennessä useimmat suuret rannikkokaupungit joutuvat kohtaamaan yli metrin nykyistä korkeamman merenpinnan. Esimerkiksi Guangzhouissa, Kiinassa, merenpinnan nousu puolella metrillä veisi kodin yli miljoonalta ihmiseltä ja kahden metrin nousu vaikuttaisi yli kahteen miljoonaan ihmiseen.

Jos rannikoita ei suojata, vahinkojen määrä maailmanlaajuisesti saattaa nousta 50 biljoonaan dollariin vuodessa. Vallien ja tulvasuojien rakentaminen ja ylläpito maksavat vuosittain kymmeniä miljardeja dollareita. Tutkijat uskovat, että investointi geotekniikkaan on kannattavaa.

Grönlannin ja Etelämantereen jäähyllyt vaikuttavat merenpinnan nousuun tällä vuosisadalla enemmän kuin mikään muu. Nopeimpien valtameriin kulkevien jäävirtausten hidastaminen voisi tuoda muutaman vuosisadan verran lisäaikaa ilmastonmuutoksen torjumiseksi ja rannikoiden suojelemiseksi.

"Vain muutamat erittäin nopeasti virtaavat jäätiköt Grönlannissa ja Etelämantereella kuljettavat suuren osan jäätiköistä mereen, jossa ne sulaessaan nostavat merenpinnan tasoa", kertoo John Moore, joka on Lapin yliopiston Arktisen keskuksen tutkimusprofessori ja Pekingin yliopiston johtava tutkija.

"Nämä jäätiköt ovat kooltaan kymmeniä kilometrejä suuntaansa, ja niiden vakauttaminen on houkuttelevampi kohde kuin suojavallien rakentaminen maailman rannikoille."

Mooren lisäksi Nature-artikkelin tutkimusryhmään kuuluvat Rupert Gladstone Lapin yliopiston Arktisesta keskuksesta, Thomas Zwinger Tieteen tietotekniikan keskus CSC:stä ja Michael Wolovick Princetonin yliopistosta USA:sta. Tutkimuksessa on siis vanha suomalaisvivahde.

Antarktiksen jäätikön nopeuskartta (metriä vuodessa). Valkoinen viiva näyttää, missä jäätikkö alkaa kellua. Jäätikkövirrat näkyvät nopeimmin virtaavina alueina. Pine Island (PIG) ja Thwaites (TG) -jäätiköt ovat nopeimmat. Nämä kaksi kuljettavat suurimman osan Antarktiksen menettämästä jäästä mereen.

 

Jäätiköiden sulamista voitaisiin tutkijoiden mukaan hidastaa kolmella tavalla. Ensimmäiseksi sulamista kiihdyttävän lämpimän meriveden pääsy jäähyllyjen alle voitaisiin estää penkereillä. 

Toiseksi, jäähyllyjä voisi tukea rakentamalla mereen keinotekoisia saaria siihen kohtaan, missä jäähyllyt alkavat kellua. 

Kolmanneksi, jäätiköt liukuvat niiden pohjalla olevan ohuen vesikerroksen päällä ja jäätiköiden virtaamista voisi hidastaa kuivaamalla niiden pohjakallion joko johtamalla veden muualle tai jäädyttämällä sen. 

"Kehittyneet jää/valtamerimallinnukset auttavat arvioimaan esitettyjen ideoiden tehokkuutta", kertoo sovellusasiantuntija Thomas Zwinger.

Näiden esitettyjen toimien mittakaavat ja kustannukset ovat verrattavissa nykyisiin suuriin maa- ja vesirakennushankkeisiin, mutta lisähaasteen tuovat pitkät etäisyydet ja napa-alueiden karut olosuhteet. 

Keinotekoisia saaria on rakennettu esimerkiksi Hong Kongin uudelle lentokentälle, Norjassa vettä johdetaan jäätikön alta kalliotunneleita pitkin vesivoimalaitokseen ja Grönlannissa nopeimmin virtaavan jäätikön eteen rakennettavan penkereen pituus olisi vain viisi kilometriä ja korkeus sata metriä.

Mahdollisten riskien selvittäminen, etenkin paikallisiin ekosysteemeihin kohdistuvien, vaatii huolellista kenttätyötä ja tietokonemallinnusta. Jäätiköt tarvitsevat pohjakallion kartoitusta ja sulamisnopeuden määritystä. Eteläisen jäämeren ilmastomallia pitää kehittää ja Pohjois-Atlantin virtauksia Grönlannin jäähyllyihin pitää selvittää.

Tutkijoiden mielestä suurin riski on, ettei tehdä mitään tai että nämä toimenpiteet eivät toimi. Rakennustöiden vaikutukset jäisivät pieniksi ja paikallisiksi verrattuna jäätiköiden romahtamiseen ja maailmanlaajuiseen nopeaan merenpinnan nousuun.

Jäätiköiden vakauttaminen geotekniikan keinoin ei vähennä kasvihuonekaasujen aiheuttamaa ilmaston lämpenemistä. Jäätiköiden kohtalo riippuu viime kädessä siitä, kuinka nopeasti päästöt vähenevät. Jos kasvihuonekaasujen päästövähennysten huippu saavutetaan pian, jäätiköiden säilyttämisen pitäisi olla mahdollista.

Jos päästöt jatkavat kasvuaan, tavoitteena on hallita jäätiköiden romahtamista, tasoittaa merenpinnan nousunopeutta ja helpottaa sopeutumista.  

*

Juttu perustuu Arktisen keskuksen tiedotteeseen. Otsikkokuva: CSIRO.

"Jokainen kaava puolittaa myynnin" – Maailmankaikkeus ja herra Hawking

Ke, 03/14/2018 - 11:57 Markus Hotakainen

Millainen maailmankaikkeus olisi ilman Stephen Hawkingia? Vähitellen joudumme tottumaan ajatukseen, sillä tieteen megajulkkis on poissa. Suru-uutinen levisi maailmaan keskiviikkoaamuna.

Liekö kosmista huumorintajua, että Stephen Hawking oli syntynyt tasan 300 vuotta sen jälkeen kun Galileo Galilei kuoli, ja hän kuoli päivälleen 139 vuotta sen jälkeen kun Albert Einstein syntyi.

Maailmankaikkeus ei ole Hawkingin poismenosta moksiskaan, mutta meidän tietämyksemme maailmankaikkeudesta olisi valtaisasti nykyistä vajavaisempi, ellei Hawking olisi pohtinut sitä kymmeniä vuosia parantumattoman sairauden runtelemaan kehoon kahlitussa mielessään.

Hawkingilla todettiin liikehermoja rappeuttava amyotrofinen lateraaliskleroosi eli ALS-tauti hänen ollessaan 21-vuotias. Elinaikaa hänelle luvattiin korkeintaan kaksi vuotta.

Yli viisikymmentä vuotta jatkuneella laina-ajalla Hawking selvitti useita kosmoksen arvoituksia, mutta keksi myös uusia ominaisuuksia ja omituisuuksia, joita kukaan muu ei ollut tullut ajatelleeksikaan.

"Mustat aukot eivät säteile."

Näin uskottiin, kunnes Hawking meni mullistamaan käsitykset laskemalla, että ne voivat säteillä itsensä olemattomiin virtuaalihiukkasten karanneina osapuolina. Tätä "Hawkingin säteilyä" on vain äärimmäisen vaikea havaita ja siksi Nobel jäi Hawkingilta saamatta. Hyvistäkään teorioista palkintoa ei jaeta.

Kirjaimellisesti tähtitieteellisen suuret luvut, liki-ikuisuudet ja käsittämättömät kvantti-ilmiöt eivät Hawkingia pelottaneet. Välillä tuntui, että hän ilkikurisuuttaan valikoi tutkimusaiheensa sen mukaan, kuinka paljon hänen kollegansa joutuisivat vaivaamaan päätään päästäkseen kärryille, mistä kulloinkin on kyse.

Omien ja läheistensä sanojen mukaan Hawkingilla oli poikkeuksellinen kyky ”nähdä” tarvittavat mielettömän mutkikkaat laskelmat mielessään. Yhtälöiden piirustelu paperille tai liitutaululle oli mahdotonta, edes kirjojen tai lehtien sivujen kääntely ei sairauden edetessä onnistunut.

Kaikki oli tehtävä päässä.

Kaukaisella 80-luvulla joku kirjaili Kaivopuiston tähtitornin havaintopäiväkirjaan syvällisen mietelmän: "Maailmankaikkeus on oma pää." Hawking tiesi henkilökohtaisesti, mitä se tarkoittaa.

Itselläni on ollut ilo ja kunnia suomentaa useita Hawkingin teoksia. Tutkija ei koskaan uskotellut kirjoittavansa jonkin ylevän kansanvalistuksellisen aatteen innoittamana – vaikka ei tietenkään pitänyt ollenkaan huonona asiana, että ihmiset oppisivat uusia asioita kiehtovasta maailmankaikkeudesta.

Hawking myönsi auliisti kirjoittaneensa kirjansa milloin rahoittaakseen lastensa opintoja, milloin päivittääkseen elämisensä kannalta oleellisia apuvälineitä. Otsikon totuuden hän sai kuulla Ajan lyhyen historian kustantajalta.

Kirjaan päätyi yksi kaava ja sitä on silti myyty yli 10 000 000 kappaletta. Teosta voikin luonnehtia alan myydyimmäksi, mutta vähiten luetuksi tietokirjaksi, sillä se ei ole mikään suupala, ellei lukijalla ole vähintään perustietoja fysiikasta ja tähtitieteestä.

Aikaa myöten Hawkingin kirjat ohenivat ohenemistaan, mikä ei ole ihme. Kun jokaisen sanan jokaisen kirjaimen joutuu valitsemaan tietokoneen näytöltä poskilihasta liikauttamalla, vuolassanaisuus karsiutuu nopeasti.

Sama päti tietysti kanssakäymiseen muiden ihmisten kanssa. Jos sai sovittua tapaamisen Hawkingin kanssa, perusneuvo oli, ettei kannata lörpötellä joutavia. Toisinaan vieras saattoi unohtaa perustellun ohjeen ja kysäistä "mitä kuuluu?". Sen jälkeen joutui seuraamaan nolona ja naama punoittaen, kuinka Hawking ponnisteli vastatakseen "Kiitos hyvää, entä itsellenne?"

Hawking tunnettiin ja tunnistettiin kaikkialla maailmassa. Itseironisesti hän totesi yhdeksi syyksi sen, että hänen on mahdoton naamioitua. Sähköpyörätuolillaan hän huristeli hurjaa vauhtia – kollegoidensa kauhuksi – niin San Franciscon jyrkillä kaduilla kuin liian lähelle tunkevien varpaillakin.

Yhtenä Hawkingin harrastuksena oli vedonlyönti, mutta vain kollegoidensa kanssa ja tieteellisistä asioista. Yleensä hän asetti panoksensa sellaisen väitteen puolesta, jonka tiesi vääräksi. Häviö ei tuntunut niin pahalta, jos oli kuitenkin oikeassa.

Stephen Hawkingin viimeisessä tieteellisessä artikkelissa – tai ainakin se on tuorein hänen nettisivuillaan olevassa listauksessa – hän pohtii Thomas Hertogin kanssa ikuista inflaatiota. Johdanto päättyy toteamukseen, että "ikuisen inflaation hylkääminen ei tuota ääretöntä fraktaalimaista multiversumia, vaan äärellisen ja suhteellisen laakean maailmankaikkeuden".

Ajatus on lohdullinen.

Suomalaisen sinivalaan tarina

Ti, 03/13/2018 - 15:49 Jarmo Korteniemi
Kuva: Jarmo Korteniemi

Vajaat 76 vuotta sitten Suomen Porista löydettiin planeetan suurimman eläimen jäänteitä. On kuitenkin yhä mysteeri, kuinka ne päätyivät Satakunnan rannoille.

Oli lokakuun ensimmäinen päivä vuonna 1942. Samaan aikaan kun Karjalan kannaksella asemasodittiin, kaiveli maanviljelijä Vihtori Jokinen pellollaan Porin länsipuolella. Seutu oli alavaa entistä merenpohjaa ja usein veden vallassa. Jokinen oli ojittamassa peltojaan.

Kaivuutöiden lomassa maan seasta löytyi jotain erikoista: jättimäisen suuri luunkappale. Painoa sillä oli yli kahdeksan kiloa ja mittaa 32x31x21 cm. Ja pian maasta löytyi toinen samanlainen.

Löytö oli sen verran erikoinen, että luut toimitettiin oitis Satakunnan museoon Poriin. Sieltä ne siirrettiin Helsingin yliopiston eläintieteelliseen museoon ja todettiin suuren hetulavalaan selkänikamiksi. Lopulta toinen luista lähetettiin tarkempiin tutkimuksiin Kööpenhaminan Eläintieteelliseen museoon, jossa siihen perehtyi merieläinten asiantuntija Magnus Degerbøl. Hän vertaili löytöä museon mittaviin valaanluukokoelmiin ja määritti sen sinivalaan selkänikamaksi.

Luuhun aivan viime vuosina tutustunut arkeologi, dosentti Kristiina Mannermaa luottaa Degerbölin lajimääritykseen: "Nikama on niin valtava, ettei se oikein mikään muukaan voi olla", Mannermaa kommentoi.

Sinivalas Kaliforniassa
Ihmeteltiinkö rantautunutta sinivalasta joskus kauan sitten Porinkin rannikolla?

Sinivalas (Balaenoptera musculus) on ylivoimaisesti suurin eläin, joka planeetallamme on ikinä elänyt. Jotkut piiskahäntäiset dinosauruslajit saattoivat olla kokonaispituudeltaan useita metrejä tuotakin pidempiä, mutta niiden massa jäi reippaasti alle puoleen sinivalaasta. Sinivalas on lajina kuitenkin varsin tuore, reilusti alle 10 milj. vuoden ikäinen.

Suurimmat sinivalaat saattavat olla jopa 30-metrisiä ja painaa kunnosta riippuen 100–180 tonnia. Suhteutetaanpa: Tuo jättimäinen otus voi olla kymmenen metriä pidempi ja kaksi kertaa niin painava kuin VR:n suurimmat Sr3-tyypin veturit. Yhden ainoan sinivalaan hilaaminen matalalle kiertoradalle vaatisi 3–4 Falcon Heavy -rakettilaukaisua, tai yhden Saturn V -laukaisun. Otuksen saaminen raketin kyytiin sovittaminen olisi tietysti aivan toinen juttu.

Sinivalas Klouvin metsissä on kuin neula heinäsuovassa

Nikamat löytyivät ojaa kaivettaessa 20–30 sentin syvyydestä, mutta niiden tarkka löytöpaikka ei liene enää kenenkään tiedossa.

Aikalaislähteessä nikamien kerrotaan löytyneen Preiviikin Makholmasta, n. 1,5 km päässä rannikolta. Myöhemmässä, muisteluihin perustuvassa tekstissä taas kerrotaan "Klouvin pelloista". Näiden tietojen avulla löytöpaikan saa määritettyä kartan osoittamalle seudulle.

Sinivalas Kalifornassa
Kartta: Jarmo Korteniemi (aineisto: Maanmittauslaitos)
Yllä: Sinivalaan uloshengitys näkyy kauas. Alla: Porin nikamien oletettu löytöpaikka on merkitty vaaleanpunaisella.

Aallot liplattivat nikamien löytöpaikalla arviolta 500–1000 vuotta sitten. Tämä vastaa hyvin Mannermaan radiohiilimenetelmällä määritettämää 800–900 vuoden ikää luulle. Valas eleli siis 1100-luvulla, jotakuinkin samoihin aikoihin kun piispa Henrik kävi omalla kohtalokkaalla retkellään Suomessa.

Kun valaanluita 1940-luvulla hypisteltiin, pidettiin varmana ettei niiden ikiä saataisi määritettyä. Nikamien pinnat olivat aivan liian kuluneet, jotta tuolloin käytössä ollut, piileviin perustuva iänmäärityskeino olisi toiminut.

Ja ovathan luut pinnaltaan toki erittäin kuluneita. Kaikki selkänikamille tyypilliset ulokkeet ja haarakkeet ovat joko katkenneet tai kuluneet pois, ja pinta on kovin lohkeillut. Alla vertailu Porin nikaman (vas.) ja kokonaisen (oik.) välillä.

Nikamien vertailu

Vuonna 1947 helsinkiläinen meribiologi Sven Segerstråle uumoili juuri luiden kuluneisuuden perusteella, että merenkäynti oli luultavasti siirtänyt nikamat alkuperäiseltä paikaltaan. Mutta missä loppu luurangosta mahtaa sijaita? Luiden kulkeutuminen Porin rannoille on yhä vieläkin hämärän peitossa.

Luiden alkuperälle on kaksi selvää vaihtoehtoa. Nikamat saattavat olla merimiesten tuomia, jolloin valas on voinut elellä elämänsä vaikkapa Atlantilla. "Ehkä luut heivattiin lopulta laidan yli, kun alkoivat haista jopa merimiesten mittapuulla ylivoimaisen pahalta", Mannermaa pohtii. "Toisaalta on se eläin voinut itsekin Itämerelle eksyä."

Jälkimmäinen olisi se mielenkiintoisempi vaihtoehto. Mikäli valasjätti olisi nääntynyt niukan krillisaaliin uuvuttamana nälkään jossain Selkämerellä, sen luurangosta saattaisi joskus löytyä lisääkin. Luut voivat olla hautautuneena jossain Klouvin maastossa, tai lymytä yhä Selkämeren aaltojen alla. Alueella kaivellessa kannattaa pitää silmät auki.

Suuria hetulavalaita saapuu vesillemme aika ajoin, eikä niille yleensä hyvin käy. Suomesta on löytynyt toinenkin sinivalas. Tämän "vain" 19-metrisen (eli luultavasti nuorehkon) eläimen luuranko lepää suurimmaksi osaksi yhä Suomenlahden pohjalla. Määritystä varten nostettiin muutamia luita, ja radiohiiliajoituksen mukaan eläin saapui paikalle aivan itsenäisesti hieman yli 7000 vuotta sitten (ei "1900-luvulla" kuten Tiede-lehden artikkelissa taannoin uumoiltiin). Valaan jäänteet löytyivät NordStream-kaasuputkea asennettaessa.

Päivitys 15.3.2018 klo 13.45: Lisätty Kristiina Mannermaan kommentteja.
Päivitys 28.12.2018: Korjattu nikamien löytöpäivä.

Lähteet: Sven G. Segerstrålen tiedonanto löydöstä (Luonnon tutkija 2/1947), kalastaja Erkki Männistön muistelmia (Selkämeren Ystävät), Jättiläisen jäljillä (Tiede-lehti 1/2011), Jääkauden jälkeläiset (Ukkonen & Mannermaa, Museovirasto 2017), Helsingin yliopisto, Maannousu Suomessa (Maanmittauslaitos), sekä keskustelu dosentti Kristiina Mannermaan (Arkeologia, Helsingin yliopisto) kanssa.

Valokuvat ovat kaikki Kaliforniassa elävistä tai rantautuneista sinivalaista (Jarmo Korteniemi 2010) tai niiden osista (Kristiina Mannermaa, Mararie/Flickr). Kartan koonti Jarmo Korteniemi, topografia-aineisto ja pohjakartta Maanmittauslaitos.

Laittomia satelliitteja avaruudessa

Amerikkalainen avaruusalan start-up -yhtiö on lähettänyt avaruuteen nähtävästi määräysten vastaisia, mahdollisesti vaarallisia satelliitteja. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun näin pääsee käymään – mutta varmasti ei viimeinen. Samalla tapaus herättää kysymyksiä siitä, kuinka pieniksi satelliitit voidaan tehdä.

Swarm Technologies -yhtiö lähetti viime tammikuussa intialaiskantoraketilla avaruuteen neljä pientä Space Bees -nimistä satelliittia (kuva yllä). Kyseessä oli sama laukaisu, joka vei suomalaisen Iceye X1:n avaruuteen, joskaan suomalaissatelliitilla ei ole mitään tekoa tämän tapauksen kanssa.

Tai tietyssä mielessä on: ennen tämän vuoden alkua ei Suomessa ollut avaruuslakia. Siten suomalaisyhtiöt ja -tutkimuslaitokset - tai jopa yksityiset ihmiset – olisivat voineet periaatteessa lähettää avaruuteen melkeinpä mitä vain, kunhan niiden käyttämälle radioyhteydelle oli tarvittavat luvat ja laite täytti laukaisijan satelliiteille asettamat kriteerit.

Noilla kriteereillä lähinnä varmistetaan se, ettei satelliitista ole vaaraa raketille tai muille samalla kyydillä lentäville satelliiteille.

Virallinen Suomi oli täysin valmistautumaton satelliittiaikaan, ja siksi Aalto-1:n lähettämisen tönäisemänä Suomelle tehtiin pikavauhtia oma avaruuslaki.

Vaikka laki tehtiin nopeasti, tuli siitä varsin hyvä, ja verrattuna moniin vanhoihin avaruusmaihin on meidän lakimme sovitettu paremmin uuteen piensatelliittiaikaan sekä avaruuden kaupalliseen käyttöön.

Avaruuslain myötä jokainen suomalainen satelliitin lähettäjä joutuu anomaan lupaa avaruustoimintaan. Syynä tähän on se, että jos saa aikaan avaruudessa haittaa tai putoaa taivaalta jonkun päähän, on viimeisessä vastuussa kansainvälisen määräysten mukaan Suomen valtio.

Avaruustoiminnalla tarkoitetaan "avaruusesineen lähettämistä avaruuteen, avaruusesineen operointia ja muuta määräysvaltaa siihen avaruudessa sekä avaruusesineen palauttamista ja palautumista Maahan. Avaruusesineitä ovat esimerkiksi satelliitit, luotaimet ja kantoraketit."

Lupaa vaatii myös se, jos "avaruusesineen lähettämisen tai operoinnin" hankkii ulkopuoliselta palveluntarjoajalta.

Jos siis harkitset oman satelliitin lähettämistä tai sellaisen laukaisupalvelun ostamista joltain muulta, niin katso ensin avaruustoiminnasta vastaavan Työ- ja elinkeinoministeriön Avaruustoimintalupa-sivua netissä, koska siellä on tiivistettynä se kaikki, mitä avaruustoiminnasta annetussa laissa (63/2018) ja työ- ja elinkeinoministeriön asetuksessa avaruustoiminnasta kerrotaan.

"Lupa on siis haettava etukäteen TEM:ltä", kertoo lain valmistelija Maija Lönnqvist ministeriöstä. 

"Luvan edellytyksenä on, että toiminnanharjoittajalla on tekniset ja taloudelliset edellytykset suunnittelemaansa avaruustoimintaan, toiminta on riittävän turvallista, avaruusromun syntymistä ja vahingollisia ympäristövaikutuksia vältetään, toiminta on Suomen ulkopoliittisten intressien mukaista ja tarvittaessa vakuutus sekä Kansainvälisen  ja vientiluvat on kunnossa."
 
Käytännössä ministeriöön tulee toimittaa kirjallinen, vapaamuotoinen lupahakemus viimeistään kuusi kuukautta ennen avaruusesineen suunniteltua laukaisua tai kolme kuukautta ennen kiertoradalla olevan avaruusesineen hankkimista. Ennen luvan hakemista tosin kannattaa olla jo yhteydessä ministeriöön, sillä ainakin toistaiseksi satelliittien lähettämiset ovat sen verran harvinaisia tapauksia Suomessa, että ne kannattaa valmistella hyvin.

TEM pitää yllä myös kansallista avaruusesineiden rekisteriä, mikä nyt näyttää varsin jännältä:

Video: Näin Newtonistakin tulee digi

Arkistoja muutetaan digitaaliseen muotoon joka puolella maailmaa – myös Suomessa – mutta Cambridgen yliopiston kirjasto on tehnyt tästä työstä kauniin ja runollisen videon. Itse asiassa video on runo: Imtiaz Dharkerin kirjoittama ‘Digital’

 

Video näyttää hyvin kauniisti miten teoksia digitoidaan pieteetillä. Kirjoja ei vain heitetä skanneriin, vaan usein niitä pitää ensin kunnostaa ja sitten digitointi itsessään tehdään tarkasti, huolellisesti ja alkuperäisiä teoksia kunnioittaen. 

Tarkoituksenahan on tehdä kerralla niistä niin hyvä ja tarkka digitaalinen versio, ettei työtä tarvitse tehdä ihan jokaisen teknologisen uudistuksen jälkeen uudelleen, vaan nyt tehdyt tiedostot ovat käyttökelpoisia pitkän aikaa tulevaisuudessakin.

Viime viikolla videolla esitelty Cambridgen yliopiston kirjasto twiittasi, että nyt myös maailmakuvamme ja fysiikan kannalta käänteentekevä teos, Isaac Newtonin Principia, on päässyt mukaan digitoitujen teosten joukkoon.

Principia on luonnollisesti ollut varmaankin yksi ensimmäisistä digitoiduista arkistojen aarteista, mutta tässä onkin kyseessä hieman erikoisempi versio: kirjan alkuperäinen käsikirjoitus, missä on paitsi Newtonin, niin myös Edmond Halleyn merkintöjä.

Käsikirjoitus on nyt kaikkien ihailtavissa myös netissä: joko alla tai osoitteessa Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (MS/69). Teoksen lukemiseen menee vähän aikaa, sillä siinä on sivuja 946.

Arkistojen digitointi on iso työ joka puolella, ja sitä tehdään myös Suomessa. Jo nyt Kansalliskirjaston DIGI-palvelussa on mm. kaikki Suomessa vuosina 1771-1929 ilmestyneet sanomalehdet sekä paljon muuta tuoreempaakin materiaalia.

Ongelmana – jos niin voi sanoa – uudempien julkaisuiden kanssa on se, että niitä on varsin paljon ja mitä tuoreempiin julkaisuihin tullaan, sitä laajemmin ne ovat tekijänoikeuksien alaisia. Tämä rajoittaa ymmärrettävästi niiden vapaata julkaisua netissä.

Cambridgen digikirjaston ja oman Digi-kansalliskirjastomme lisäksi kannattaa tutustua aivan erinomaiseen europeana collections -palveluun.

Vesi yllättää yhä – se voi olla lasimaisen tahmeaa

Ma, 03/12/2018 - 18:08 Markus Hotakainen

Vaikka kolme neljäsosaa Maasta on veden peitossa, tutkijat löytävät silti uusia ominaisuuksia tuolta elämän kannalta oleelliselta aineelta. Nyt nestemäisen veden on todettu esiintyvän aiemmin tuntemattomassa olomuodossa.

Teoreettisesti on laskettu, että tietyissä oloissa nestemäisen veden tiheys voi laskea äkillisesti ja vesimolekyylit järjestyä uudelleen tavalla, joka tekee vedestä jähmeämpää, vähemmän vuolaasti virtaavaa.

Keittiön vesihanasta juoksevan veden kohdalla ei moisista muutoksista ole pelkoa, sillä Arizonan valtionyliopiston C. Austen Angellin johtaman ryhmän kokeissa tarvittiin hyvin alhaisia lämpötiloja ja erikoisolosuhteita.

Simulaatioiden perusteella etsittyä ilmiötä on ollut vaikea havaita kokeellisesti, koska juuri ennen veden oletettua nesteolomuodon muutosta se tuppaa muuttumaan kiteiseksi jääksi. Ilmiölle on annettu nimeksi "kiteytymisverho" ja se on estänyt monia muitakin veden olemuksen selvittämiseen tähdänneitä kokeita.

"Keksimme kuitenkin keinon, jolla ’kiteytymisverhon’ saa vedettyä syrjään riittävän pitkäksi ajaksi, jotta ehdimme nähdä, mitä on sen tuolla puolen – tai pikemminkin sen alapuolella", Angell toteaa.

Nyt havaittu olomuodon muutos muistuttaa veden jäätymistä, mutta se tapahtuu paljon nollaa celsiusastetta alhaisemmassa lämpötilassa. Andellin johtamissa kokeissa tempussa onnistuttiin –90 celsiusasteen lämpötilassa. Vesi voi siis olla nesteenä paljon jäätymispistettä alhaisemmissa lämpötiloissa, mutta se onnistuu vain laboratorio-olosuhteissa.

Uudenlaisen veden jäljille päästiin laboratoriossakin jo pari vuotta sitten, kun Andell selvitteli kollegansa Zuofeng Zhaon kanssa proteiinien tutkimuksessa käytetyn "ideaaliliuoksen" ominaisuuksia. He huomasivat, että tietyissä oloissa suolaliuoksen jäähtyessä alkoikin vapautua lämpöä, joka mahdollisti veden pysymisen nesteenä, tosin uudenlaisessa olomuodossa.

Lasimaisen sitkas neste oli ominaisuuksiltaan yllättävä. Kun prosessi käännettiin toiseen suuntaan, vesi ei edelleenkään muuttunut jääksi, vaan palasi alkuperäiseen, "tavalliseen" olomuotoonsa.

Tuolloin tutkijat eivät osanneet selittää ilmiön fysikaalisia perusteita, mutta kun Andell lyöttäytyi yksiin Amsterdamin yliopiston Sander Woutersenin kanssa, alkoivat veden uudet salat selvitä.

Woutersen on asiantuntija infrapunaspektroskopiassa, jolla päästiin tutkimaan yksityiskohtaisesti veden molekyylirakennetta. Kävi ilmi, että molekyylitasolla vedessä tapahtuneet muutokset olivat samanlaisia kuin kahden aiemmin, jo 1990-luvun alkupuolella, havaitun jään olomuodon välillä.

Tuoreet tulokset osoittavat, että "kiteytymisverhon" takana todella tapahtuu olomuodon muutos nesteestä toisenlaiseksi nesteeksi. Uusi löytö saattaa auttaa myös selittämään omituisuudet nestemäisen veden termodynaamisissa ominaisuuksissa.

"Tällainen käyttäytyminen on lähes ainutlaatuista lukemattomien tunnettujen molekyylinesteiden joukossa", Andell lisää. "Sitä arvellaan esiintyvän vain joidenkin muiden aineiden kohdalla, mutta ainuttakaan tapausta ei ole vielä pystytty todistamaan."

Vesitutkimuksesta kerrottiin EurekAlert!-sivustolla ja se on julkaistu Science-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Markus Hotakainen

Suorana labrasta 11/2018: Tuomas Grahn ja ydinfysiikkaa Jyväskylästä

Ma, 03/12/2018 - 12:38 Jari Mäkinen
Suorana labrasta: Tuomas Grahn

Suorana labrasta tekee jälleen maantieteellisesti ja tieteenalallisesti isohkon hyppäyksen: tällä viikolla ollaan Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen kiihdytinlaboratoriossa, mistä meille twiittaa Tuomas Grahn, eli @TuomasG.

Tuomas on kokeellinen ydinfyysikko, eli hän tutkii atomin ytimen rakennetta kiihdytinlaboratorioissa tehtävien kokeiden avulla.

Koordinoin myös Suomen osallisuutta Saksaan rakennettavassa FAIR-kiihdytinlaboratoriossa. Ydinrakenteen tutkimuksessa erikoisalani on spektroskopia sekä stabiileja että radioaktiivisia hiukkassuihkuja käyttäen."

Mitä tämä tarkoittaa – se selviää alla olevasta, viikon aikana lähetettyjen twiittien koosteesta:

Uusi palvelu tietää, millaista ilmaa hengität hetken päästä

La, 03/10/2018 - 23:16 Toimitus
Auto takaa

Pääkaupunkiseudulle on kehitetty uusi reaaliaikainen kartta, joka kertoo, millaista ilmaa hengität juuri nyt ulkona. Kartta myös ennustaa, miten ilmanlaatu muuttuu lähituntien aikana. Kartta on saatavilla Helsingin seudun ympäristöpalvelujen verkkosivuilta osoitteesta hsy.fi/ilmanlaatukartta.

 

Pääkaupunkiseudulla – kuten muuallakin Suomessa – mitataan jatkuvasti ilman laatua. Tutkimusmielessä ilmanlaatua on voitu jo aikaisemmin mallintaa tietokoneilla ja siten myös ennustaa tilanteen kehittymistä lähitulevaisuudessa perustuen säätilaan, saastepitoisuuksiin ja tilastoihin menneestä, mutta nyt tästä mallista on tehty yleisön käyttöön sopiva palvelu.

Pääkaupunkiseudun ilmanlaatukartta kertoo senhetkisen ilmanlaadun ja ennustaa lähituntien ilmanlaatutilanteen esimerkiksi oman kodin läheisyydessä tai vaikkapa työmatkan varrella.

"Uuden ilmanlaatukartan saa näppärästi myös omaan puhelimeen ja siitä voi tarkistaa ilmanlaadun liikkuessaan kaupungilla", kertoo ilmansuojeluasiantuntija Anu Kousa Helsingin seudun ympäristöpalveluista. 

"Osoitteesta hsy.fi/ilmanlaatukartta voi katsoa, miltä ilmanlaatu näyttää seuraavan noin kahdentoista tunnin aikana. Ennustetta voi hyödyntää esimerkiksi valitessaan pyöräilyreittiä työmatkalleen."

lmanlaatukartta yhdistää mittaukset, sään, päästöt ja maankäytön

HSY:n ilmanlaatukartassa visualisoidaan Ilmatieteen laitoksen kehittämän mallin tuloksia. Malli hyödyntää ilmanlaadun mittauksia sekä ottaa huomioon mm. sään, maastonmuodot, liikennemäärät, ilmansaasteiden kaukokulkeuman ja puunpolton päästöarviot.

"Uudenlaisessa reaaliaikaisessa ENFUSER-ilmanlaatumallissa yhdistetään ilmanlaadun mittaukset maankäyttö- ja säätietoihin. Lisäksi hyödynnetään perinteistä leviämislaskentaa. Mallin avulla saadaan laskettua ilmanlaatutiedot tunti tunnilta 12 x 12 metrin tarkkuudella", tutkija Lasse Johansson Ilmatieteen laitokselta kertoo.

"Uusi yhteistyössä kehitetty ilmanlaatukartta täydentää HSY:n ilmanlaatumittausten tuloksia pääkaupunkiseudulla. Tämän avulla asukkaat voivat vähentää altistumistaan ilmansaasteille. Saasteille ovat erityisen herkkiä hengitys- ja sydänsairaat, iäkkäät sekä pienet lapset", ilmansuojeluyksikön päällikkö Maria Myllynen HSY:stä sanoo.

Uuden kartan lisäksi HSY:llä on edelleen käytössä mittauksiin perustuva reaaliaikainen kartta ilmanlaadusta, joka löytyy osoitteesta hsy.fi/ilmanlaatu.

Kuvaruutukopio kartasta

Ilmanlaatukartan kehittäminen jatkuu

Ilmanlaatukarttaa kehitetään edelleen, koska esimerkiksi katupölykausi on haastavaa mallintamiselle.

Mallintamiseen saadaan tarkimmat tiedot liikenteen pakokaasuista, mutta katupölyn ja puunpolton päästötiedot ovat epävarmempia. Siten kartta voi jossain tapauksissa näyttää ilmanlaadun selvästi paikoittain paremmaksi tai huonommaksi kuin se todellisuudessa on. Kartan kehittämiseksi toivotaan käyttäjäkokemuksia myös asukkailta.

Ilmanlaatukarttaa on kehitetty Helsinki Metropolitan Air Quality Testbed (HAQT) - ja Services for effective decision making and environmental resilience (CITYZER) -hankkeissa, joiden koordinaattorina toimii Ilmatieteen laitos. Hankkeissa on mukana HSY, Haaga-Helia, Helsingin yliopisto, Tampereen teknillinen yliopisto, CLIC Innovation, Smart & Clean -säätiö sekä Emtele, Pegasor Oy, Sasken ja Vaisala Oyj.

CITYZER-hanke on saanut Tekes-rahoitusta Teollinen internet -ohjelmasta. HAQT-hanke on pääkaupunkiseudun kasvusopimuksen mukainen Smart & Clean -hanke. Se saa Uudenmaan liiton myöntämää valtion AIKO-rahoitusta alueellisten innovaatioiden ja kokeilujen käynnistämiseen. Hanke toteuttaa Uudenmaan älykkään erikoistumisen strategiaa.

*

Tämä juttu perustuu Ilmatieteen laitoksen tiedotteeseen.