Kun tähtitaivaalla nyt selvästi näkyvää Marsia katsoo, se on selvästi punainen. Punainen väri tulee Marsin pinnalla olevan pölyn rautapitoisuudesta: kun rauta on reagoinut nestemäisen veden tai ilman veden ja hapen kanssa, on tuloksena ollut punaista ruostetta. 

Siis ihan samaan tapaan kuin täällä Maan pinnalla.

Miljardien vuosien aikana rautaoksidipitoinen pinta-aines on jauhautunut pölyksi ja tuuli on levittänyt sitä ympäri planeettaa. Vaikka nykyisin Marsin kaasukehä on varsin ohut eikä siellä näytä olevan vapaana virtaavaa vettä, punaista pölyä syntyy koko ajan lisää ja se leviää.

Tänään julkistettu tutkimus pohtii tarkemmin Marsin ruosteen tarkkaa koostumusta. Tämä avaa uusia näkökulmia siihen, millainen on ollut Marsin ilmasto ja olosuhteet pinnanna. Lopulta kyse on myös siitä, onko Mars ollut joskus elinkelpoinen.

Nythän se ei ole – ensimmäiset Marsin ihmisasukkaat, milloin he ehtivätkään paikalle, joutuvat elämään pinnan alla suojassa säteilyltä ja tiristämään hyvin hapanta vettä syvällä pinnan alla olevasta jäästä.

Avaruusluotainten tekemien havaintojen perusteella on päätelty, että suurin osa rautaoksidista on hematiiittia, joka muodostui pinnan jo ollessa varsin kuiva Marsin varhaisen hyvin kostean kauden jälkeen. Hematiitti olisi muodostunut miljardien vuosien aikana lähinnä kaasukehässä olleen veden ja hapen avustuksella.

Marsin pinta-aineesta rautaa on peräti noin 13 %.

Nyt kuitenkin uudet laboratoriotutkimukset viittaavat siihen, että hematiitin sijaan pääsyyllinen punaisuuteen ovatkin hydratoituneet rautaoksidikiteet eli ferrihydriitti eli Fe³⁺₁₀O₁₄(OH)_2.

Ferrihydriitti muodostuu tyypillisesti viileän veden läsnäollessa, joten sen on täytynyt syntyä silloin, kun Marsissa oli vettä vielä pinnalla.

“Yritimme luoda laboratoriossa Marsin pölyä eri rautaoksidien avulla", sanoo tutkimuksen johtaja Adomas Valantinas, Brownin yliopiston tutkijatohtori Yhdysvalloissa, joka aloitti työnsä Bernin yliopistossa Sveitsissä Euroopan avaruusjärjestön Trace Gas Orbiter (TGO) -luotaimen lähettämiä tietoja tutkien.

"Havaitsimme, että ferrihydriitti sekoitettuna basalttiin vastaa parhaiten avaruusalusten Marsilla näkemiä mineraaleja."

Keinotekoista Marsin pölyä.

Marsin pölyn jäljennöksen tekemisessä haastavaa oli saada aikaan tarpeeksi hienojakoista ainetta. Lopulta tutkijat saivat aikaan pölyä, jonka hiukkaskoko on noin 1/100 ihmisen hiuksen paksuudesta. 

Sen jälkeen he analysoivat näytteitään samoilla tekniikoilla kuin kiertoradalla olevat avaruusalukset, kuten Marsia kiertävä TGO. Se tekee Marsin pinnasta spektrihavaintoja, joiden perusteella saadaan pinta-aineesta sen ainesosien "sormenjäkiä".

Keinotekoisen Mars-pölyn "sormenjäljet" olivat samanlaisia.

Ferrihydriitin (vas) ja hematiitin (oik) spektrikäyrät Marsin pinnalla ja kiertoradalta tehtyjen havaintojen sekä laboratoriokokeiden perusteella. 

Muutkin ovat ehdottaneet jo aikaisemmin, että ferrihydriittiä saattaisi olla Marsin pölyssä, mutta Adomas tutkimusryhmineen on ensimmäinen, joka on pystynyt yhdistämään laboratoriokokeet ja Marsia kiertävän luotaimen tekemät havainnot toisiinsa.

*

Tutkimusartikkeli Nature Communications -julkaisussa: Detection of ferrihydrite in Martian red dust records ancient cold and wet conditions on Mars

Juttu perustuu Euroopan avaruusjärjestön tiedotteeseen.

Tylos, eli WASP-121b, on noin 900 valovuoden päässä meistä Peräkeulan tähdistössä sijaitseva eksoplaneetta. 

Se on vähän kuin iso ja kuuma Jupiter, kaasujättiläinen, joka kiertää tähteään niin lähellä, että vuosi siellä kestää vain noin 30 Maan tuntia. Koska planeetta on vuorovesilukittunut tähtensä kanssa, on sen toisella puolella koko ajan kuumaa ja toisella kylmää.

Tutkijaryhmä on onnistunut selvittämään nyt Tyloksen kaasukehän rakenteen kolmiulotteisesti. Kiinnostavinta ovat erityisesti tuulet kaasukehän eri kerroksissa. 

Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun eksoplaneetan kaasukehästä on saatu näin yksityiskohtaista tietoa. Aiheesta julkaistiin tänään artikkeli Nature-lehdessä.

"Se, mitä löysimme, oli yllättävää: suihkuvirtaus pyörittää kaasua planeetan päiväntasaajan ympäri, kun taas erillinen virtaus kaasukehän alemmissa kerroksissa siirtää kaasua kuumalta puolelta viileämmälle puolelle", kertoo Julia Victoria Seidel, artikkelin pääkirjoittaja ja tähtitieteilijä Euroopan eteläisessä observatoriossa (ESO) sekä Nizzan observatorion Lagrange-laboratoriossa.

Suihkuvirtaus kattaa puolet planeetasta ja kiihdyttää itsensä huimaan vauhtiin planeetan kuumalla päiväpuolella. 

"Voimakkaimmatkin hurrikaanit Aurinkokunnassamme ovat rauhallisia verrattuna tähän", Seidel toteaa ESO:n tiedotteessa.

Tutkijaryhmä käytti ESO:n VLT-observatorion kaikkia neljää teleskooppia, joiden valo yhdistettiin ESPRESSO-instrumentilla siten, että teleskoopit toimivat kuin yksi, todella suuri havaintolaite. Paitsi että neljän teleskoopin valoa keräävä peilipinta-ala on suuri, niiden välinen etäisyys saa aikaan sen, että kuva on yhtä tarkka kuin olisi koko observatorion kokoisella teleskoopilla.

Samaa tekniikkaa voidaan myöhemmin käyttää myös muiden eksoplaneettojen kaasukehien tutkimiseen.

"VLT:n avulla saatoimme tutkia eksoplaneetan kaasukehää kolmessa eri kerroksessa", sanoo tutkimuksen toinen kirjoittaja Leonardo A. dos Santos, joka toimii Space Telescope Science Institutessa Baltimoreissa, Yhdysvalloissa. 

Tiimi seurasi raudan, natriumin ja vetykaasun liikkeitä kaasukehässä, ja näiden avulla saatiin selvitettyä tuulet syvällä, keskikerroksissa ja pinnnalla. 

Havainnot paljastivat myös titaanin olemassaolon juuri suihkuvirran alapuolella, kuten toisessa tutkimuksessa, joka julkaistiin Astronomy and Astrophysics -lehdessä. Tämä oli myös yllätys, koska  aiemmat havainnot olivat osoittaneet titaanin puuttuvan kaasukehästä kokonaan – sitä ei ole, tai mahdollisestise on piilossa syvällä kaasukehässä.

"Nämä ovat juuri sellaisia havaintoja, joita on hyvin vaikeaa tehdä edelleen avaruusteleskoopeilla. Maanpääliset, suuret havaintolaitteet ovat edelleen hyvin tärkeitä."

VLT:tä suurempi ja parempi Extremely Large Telescope (ELT) on tällä hetkellä rakenteilla Chilen Atacaman autiomaassa. Tutkijat ovat jo etukäteen innoissaan ANDES-havaintolaitteesta, jonka avulla voidaan tehdä tällaisia havaintoja paljon nykyistä paremmin. 

Neutriinot ovat omituisia avaruuden vipeltäjiä. Ne vuorovaikuttavat erittäin huonosti tavallisen aineen kanssa, minkä vuoksi niitä on erittäin vaikeaa havaita.

Niitä kutsutaankin haamuhiukkasiksi, vaikka niitä on valtavasti: Noin 65 miljardia neutriinoa kulkee joka sekunti jokaisen neliösenttimetrin läpi Maan pinnalla, myös sinun lävitsesi.

Neutriinon massa on miljoona kertaa pienempi kuin elektronin, ja niitä syntyy koko ajan ällistyttävän paljon Auringossa, muissa tähdissä, supernovaräjähdyksissä ja erilaisissa avaruuden suurienergisissä tapahtumissa. Myös kaikista tapahtumista järein, big bang, synnytti neutriinoita, jota haahuilevat edelleen maailmankaikkeudessa.

Kosmiset säteet tuottavat myös neutrinoita ilmakehän molekyyleihin osuessaan.

Koska neutrinoita on hankalaa havaita, ovat neutriino-observatoriot varsin omalaatuisia. 

Nyt ennätyksellisen neutriinon havainnut laitteisto on nimeltään KM3NeT (Cubic Kilometre Neutrino Telescope) eli "kuutiokilometrin kokoinen neutriinoteleskooppi". Siinä on yli 5600 herkkää valoilmaisinta, jotka on sijoitettu 2500 – 3500 metrin syvyyteen Välimereen kahteen paikkaan lähellä Toulonia Ranskassa ja Sisiliaa Italiassa.

KM3NeT koostuu tällaisista palloista, joiden sisällä on otsikkokuvassa olevia pienempiä palloja, joiden sisällä valoilmaisimet ovat. KM3NeT on italialais-ranskalais-alankomaalainen yhteishanke. Kuva: KM3NeT-kollaboraatio. Otsikkokuva: Jari Mäkinen.

Pallot ovat meressä kaapeleissa, jotka kulkevat ankkurista kellukkeeseen. Piirros: KM3NeT-kollaboraatio.

Teleskooppi toimii siten, että se havaitsee valoilmaisimillaan ns. Tšerenkovin valoa. Kun neutriino törmää vesimolekyyliin, se synnyttää hiukkasia, jotka liikkuvat nopeammin kuin valo vedessä. Tämä aiheuttaa sinisen valon väläytyksen, jota kutsutaan Tšerenkovin valoksi.

Kyllä, luit oikein: hiukkaset liikkuvat valoa nopeammin. Vaikka mikään ei voi liikkua tyhjiössä valoa nopeammin, ei tilanne ole sama vedessä, missä vesi saa aikaan sen, että valon nopeus on 1,33 kertaa hitaampi kuin tyhjiössä. Väliaine, eli vesi, ei vaikuta kuitenkaan hiukkasten nopeuteen.

Valoilmaisimet havaitsevat näitä heikkoja ja harvoja sinisen valon välähdyksiä, ja kun ilmaisimia on paljon laajalla alueella, voidaan niiden avulla nähdä hiukkasen rata kolmiulotteisesti. Merten syvyyksissä on säkkipimeää, joten valontuikahdukset näkyvät hyvin.

Kun havaintoja analysoidaan tietokoneella, voidaan päätellä neutriinon alkuperä ja energia.

Piirros neutriinon radasta ja siitä, miten sen reitti voidaan saada selville. Koska neutriinot kulkevat myös maapallon läpi kuin tyhjää vain, niitä tulee teleskooppiin joka puolelta, myös alapuolelta. Piirros: KM3NeT-kollaboraatio.

30 kertaa aiempaa äreämpi neutriino

Eilen 12. helmikuuta 2025 julkaistiin Naturessa artikkeli, jossa KM3NeT-kollaboraatio kertoo havainneensa suurienergisimmän koskaan havaitun neutriinon.

Neutriinon energia on noin 220 petaelektronivolttia (PeV), eli kolmekymmentä kertaa suurempi kuin aiemmin havaitut. Kysymys kuuluukin: missä ja millaisessa prosessissa ultrakorkeaenerginen neutriino voi syntyä? 

Mustien aukkojen törmäys? Haamu maailmankaikkeuden synnystä?

Yhden havainnon perusteella on vaikea tehdä vielä johtopäätöksiä, mutta nyt tutkijat osaavat kiinnittää paremmin huomiota aivan uuden energiatason neutriinoihin ja toivoa, että niitä saadaan haaviin lisää. 

Tässä auttaa myös se, että KM3NeT ei ole vielä täysin valmis. Siihen lisätään enemmän valoilmaisimia, ja se on lopullisessa muodossaan vasta vuonna 2030.

*

Uutisen lähteenä on Ranskan kansallisen tutkimuskeskuksen CNRS:n tiedote. 

Tuoreessa tiedeartikkelissa, joka julkaistiin Communications Earth and Environment -lehdessä, tarkastellaan Saturnuksen Enceladus-kuun jäisen kuoren alla vellovan vesimassan dynamiikkaa tai pikemminkin sen puutetta.

Mikäli meressä on elämää, sen täytyy saada energiansa kuun sisuksista tihkuvasta lämmöstä ja mineraaleista, sillä auringonvalo ei edes kajasta paksun jääkuoren läpi. Siksi elämää – jos sitä on – esiintyy hyvin syvällä, lähinnä meren pohjassa.  

Suunniteltaessa jäisille kuille suuntautuvia luotainlentoja on ajateltu, että robottikaira voisi porautua jään läpi, ottaa näytteitä vedestä ja palauttaa ne tutkittaviksi kiertolaisluotaimeen, ehkä jopa Maahan saakka.

Readingin yliopistossa tehdyn tutkimuksen mukaan se ei välttämättä anna vastausta kysymykseen elämän esiintymisestä. Tietokonemallinnusten perusteella Enceladuksen vesi nimittäin kerrostuu samaan tapaan kuin öljy ja vesi lasipurkissa. 

Hyiseen mereen saattaa muodostua tarkkarajaisia kerroksia, joiden läpi kulkeutuessaan pintaa kohti hyvin verkkaisesti nousevat pieneliöt ja muu orgaaninen aine voi hajota niin, ettei sitä enää pysty tunnistamaan elämän merkeiksi.    

”Elämästä kertovat kemialliset yhdisteet voivat jäädä näihin kerroksiin nalkkiin sadoiksi tai jopa sadoiksituhansiksi vuosiksi, kun niiden aiemmin arveltiin kohoavan pintakerroksiin kuukausien kuluessa”, tutkimusta johtanut Flynn Ames toteaa. 

Enceladuksen tapauksessa toivoa on herättänyt, että sen uumenista suihkuaa pinnan halkeamien kautta vettä ja jäähileitä avaruuteen. Näitä kylmiä suihkuja on jo tutkittu Cassini-luotaimella, joka kiersi Saturnusta vuosina 2004–2017. Nyt näyttää siltä, että näiden jäisten geysirien tutkimisesta ei ollut eikä olisi jatkossakaan elämän etsinnän kannalta ihmeempää hyötyä.

Hyytiälässä, Juupajoella, on Helsingin yliopiston SMEAR II -asema, missä mitataan jatkuvasti yli 1200 erilaista muuttujaa ilmassa ja ympäristössä.

Kasvihuonekaasujen pitoisuudet, pienhiukkasten pitoisuudet ja koostumus, otsoni, typen oksidit, rikki- ja typpihappo, sadat erilaiset hiilivedyt, molekyyliklusterit, maaperän ominaisuudet, fotosynteesi ja puiden kaasuaineenvaihdunta – nämä kaikki ja paljon muuta kirjautuvat tietokoneisiin ympäri vuorokauden.

Mittaustiedot näyttävät miten Hyytiälän metsämaasto hengittää ja elää, sekä kuinka muualta tulleet ilmavirtaukset tuovat sinne aineita ympäröivästä maailmasta.

Markku Kulmala ehdottaa viime torstaina, 4. tammikuuta Nature -lehdessä olleessa artikkelissa Build a global Earth Observatory SMEAR:in ottamista esimerkiksi hankkeessa, joka rakentaisi maailmanlaajuisen mittausverkoston maapallon tarkan tilan kartoittamiseen ja seuraamiseen.

Ympäri maailman tehdään koko ajan paljon mittauksia, joten niistä ei sinällään ole pulaa, mutta yhtenäinen, samalla tavalla samoja merkkikaasuja pitkäaikaisesti ja luotettavasti mittaava järjestelmä, jonka tuottamat havainnot olisivat vapaasti kaikkien maailman tutkijoiden käytössä, olisi huima askel eteenpäin.

Tiedot auttavat erilaisten luonnonilmiöiden takaisinkytkentöjen ja vuorovaikutusten selvittämisessä.

Jo puolen vuoden ajan olemme odottaneet tarkkoja kuvia ja yksityiskohtaisia tietoja komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenkosta, jota Rosetta-luotain on kiertänyt elokuun alusta alkaen. Luotain toki aloitti komeetan tutkimisen jo aikaisemmin lähestyessään tätä omituista kaksijakoista komeettaydintä.

Odotuksen aika oli ohitse eilen torstaina illalla, kun ensimmäiset tutkimustulosten perusteella tehdyt artikkelit julkaistiin tänään Science-lehden erikoisnumerossa. Niissä on jo huimaavia kuvia ja erittäin kiinnostavia tietoja, mutta kyseessä on vasta maistiainen: nämä artikkelit perustuvat Rosettan 11 eri instrumentin komeetan luokse saapumisen aikana ja vain vähän aikaa sen jälkeen keräämistä tiedoista. Tarkimmat kuvat ja Philae-laskeutujan tulokset ovat tulossa vasta myöhemmin.

Lisää tuloksia julkaistaan Nature-lehdessä ensi viikolla.

Samalla on julkaistu myös pitkään vain tutkijoiden käytössä olleita OSIRIS-kameran kuvia. Näistä on erimomainen galleria ESAn sivuilla.

Vaikka Rosetta ei ole ollut nyt uutisotsikoissa niin paljon kuin marraskuussa, kun sen laskeutuja Philae pomppi komeettaytimen pinnalle, on lento itse asiassa nyt erittäin jännittävässä vaiheessa.

“Rosetta elää käytännössä komeetan kanssa ja lähestyy sen mukana  Aurinkoa”, selittää lennon tieteellinen johtaja Matt Taylor. 

“Opimme koko ajan lisää komeetan käyttäytymisestä niin pitkän ajan kuluessa, kuin myös päivittäin – miten sen aktiivisuus kasvaa, kuinka sen pinta muuttuu ja millä tavalla se vuorovaikuttaa aurinkotuulen kanssa.”

“Jo nyt näiden muutaman kuukauden aikana olemme tulleet tutuiksi komeetan kanssa, mutta mitä enemmän ja enemmän saamme tietoja ja  tutkimme komeettaa läheltä, sitä paremmin voimme selvittää sitä mistä se on peräisin ja kuinka komeetta oikeastaan toimii.”