asteroidit

Nasa ilmoitti: Lucy ja Psyyke lähetetään avaruuteen

Ke, 01/04/2017 - 23:24 Jari Mäkinen

Nasa julkisti juuri uudet kaksi avaruuslentoansa: pitkällisen harkinnan jälkeen kohteikseen avaruusjärjestö ottaa kuusi ns. troijalaista asteroidia sekä massiivisen, metallipitoisen pikkuplaneetan 16 Psyche. Luotaimet laukaistaan näillä näkymin vuonna 2021 ja 2023.

Kyseessä on Nasan ns. Dicovery-ohjelman tuoreimmista luotaimista. Tämä ohjelma juontaa juurensa vuoteen 1992, jolloin Nasa otti motokseen “nopeammin, paremmin ja edullisemmin”. Motto ei oikein toiminut suuremmissa luotaimissa, mutta nämä pienemmät  erikoisluotaimet ovat onnistuneet hyvin.

Luotaimia on tehty tähän mennessä kaikkiaan 12 ja niillä on tutkittu monenlaisia Aurinkokunnan kohteita Kuusta asteroidien ja komeettojen kautta Marsiin.

Määritelmän mukaan Discovery-sarjan lentojen hinta tulee olla alle 450 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria laukaisu mukaan luettuna. Alkuperäisen määritelmän mukaan niiden tuli toimia ainakin kolmen vuoden ajan, joskin monet ovat ylittäneet tämän määräajan ja nyt valitut lennot kestävät päälle vuosikymmenen.

Juuri hetki sitten julkistetut kaksi lentoa on valittu 28 erilaisen ehdotuksen joukosta ja valintaa on tehty kolmen vuoden ajan. Syyskuussa 2015 Nasa julkisti viisi kandidaattia, joita on sen jälkeen viilattu paremmiksi ja nyt näistä tehtiin lopullinen valinta.

Yhden sijaan Nasa valitsi kaksi varsin samankaltaista, mutta samalla toisiaan täydentävää lentoa.

Psyche on luotain, jonka tehtävänä on tutkia tarkasti asteroidia, joka on antanut lennolle nimensä. 16Psyche on halkaisijaltaan noin 210 km oleva pikkuplaneetta, joka koostuu lähes kokonaan metalleista. Arvioiden mukaan sen metallipitoisuus on 90 %. 

Sen tutkiminen auttaa ymmärtämään paitsi planeettojen syntyä, koska se on todennäköisesti samankaltainen kuin kiviplaneettojen ytimet, ja lisäksi sen avulla voidaan saada oppia siitä, miten asteroidien metalleja voitaisiin saada hyötykäyttöön.

Psyche-luotain aiotaan laukaista avaruuteen lokakuussa 2023 ja se päässee perille vuonna 2030. Matkallaan se tekee Maan ohilennon vuonna 2024 ja Marsin vuonna 2025

Toinen valittu lento on nimeltään Lucy. Se lähtee puolestaan tutkimaan niin sanottuja troijalaisia asteroideja, Jupiterin radalla planeetan edellä ja sen jälkeen olevia pikkuplaneettoja. 

Lucy voidaan tehdä suhteellisen halvalla, koska sen havaintolaitteina käytetään Pluto-luotain New Horizonsin ja Bunnu-asteroidia kohti lentävän OSIRIS-REX -luotaimen varalaitteita. 

Lucyn kohteiksi on alustavasti suunniteltu mm. asteroideja 3548 Eurybates, 21900 Orus, 11351 Leucus ja 617 Patroclus sekä sitä kiertäviä Menoetiusia ja 52246 Donaldjohansonia.

Luotain on tarkoitus lähettää matkaan lokakuussa 2021 ja sen lento kestänee vuoteen 2033 saakka.

Kolme muuta loppukisassa ollutta luotaintiimiä joutuvat nyt nielemään tappion karvaan kalkin. Näitä olivat pieniä asteroideja tutkimaan suunniteltu infrapunateleskooppi NEOCam (Near Earth Object Camera) sekä kaksi Venukseen suunnattua lentoa: DAVINCI olisi laskeutunut Venuksen paksun kaasukehän läpi ja tutkinut sitä ainakin 63 minuutin ajan, ja VERITAS olisi kartoittanut tutkallaan Venusta aikaisempaa paljon paremmin ja tarkemmin.

Ruotsista löytyi todisteita ikivanhasta kosmisesta kolarista

Pe, 06/17/2016 - 18:57 Markus Hotakainen
Ikivanha meteoriitti Ruotsista

Thorsbergin louhoksesta löytyneessä kivessä on musta meteoriitti, joka on päätynyt Maahan 470 miljoonaa vuotta sitten.

"Sivilisaatiomme historian aikana olemme saaneet kerättyä yli 50 000 meteoriittia, mutta koskaan aiemmin ei ole nähty tällaista", toteaa tutkimukseen osallistunut Qing-zhu Yin. "Uudenlaisen meteoriitin löytyminen on hyvin, hyvin jännittävää."

Ruotsista löytynyt meteoriitti on kalkkikivikerrostumassa, jossa on runsaasti fossiileja. Meteoriittia itseäänkin voidaan kutsua fossiiliksi, sillä sen koostumus on vuosimiljoonien aikana muuttunut. 

Kromi- ja happi-isotooppien perusteella on kuitenkin voitu päätellä, että alkujaan sen kemiallinen koostumus on poikennut kaikista muista tunnetuista meteoriiteista.

Österplana 065, eli Öst 65 -nimellä tunnettu, noin kymmenen senttimetrin läpimittainen meteoriitti on vain pieni osa kivisadetta, joka lankesi Maahan noin miljoonan vuoden aikana ordovikikaudella.  

Törmäyksen toisen osapuolen palasia tunnetaan entuudestaan. Ne kuuluvat meteoriittien yleisimpään luokkaan eli L-kondriitteihin. Kolarin toinen osapuoli on kuitenkin ollut hämärän peitossa – tähän saakka.

Tutkimalla kosmisen säteilyn jättämiä jälkiä pystyttiin määrittämään, että kivenkappale ajelehti avaruudessa törmäyksen jälkeen noin miljoonan vuoden ajan ennen kuin se osui Maahan. 

Ajoitus osuu hyvin yksiin louhoksesta löytyneiden muiden, yli sadan meteoriittifossiilin kanssa, mikä viittaa siihen, että ne kaikki ovat peräisin samasta kosmisesta kolarista.

Tutkijoiden tekemien laskelmien mukaan ordovikikaudella maanpinnalle päätyi noin sata kertaa enemmän meteoriitteja kuin nykyisin. Selityksenä olisivat juuri asteroidivyöhykkeellä tapahtuneet rajut törmäykset. 

Meteoriittisateet ovat saattaneet vaikuttaa elämän kehitykseen ja lajien evoluutioon, kun kosmiset iskut ovat muuttaneet paikallisesti elinolosuhteita eri puolilla maapalloa.

"Tämä kertoo Aurinkokunnan kehityksen kokonaisuudesta sekä ajassa että avaruudessa, kun asteroidivyöhykkeellä 470 miljoonaa vuotta sitten tapahtunut satunnainen törmäys voi vaikuttaa lajien kehitykseen täällä maapallolla", Yin toteaa.

Uusi löytö vahvistaa epäilyjä, että viime aikoina Maahan pudonneet meteoriitit eivät edusta kovinkaan hyvin Aurinkokunnassa risteileviä kivenkappaleita. Yinin mukaan planeettajärjestelmämme historian selvittämistä auttaisivat vanhoissa kivikerrostumissa piileskelevien meteoriittien tutkiminen.

"Jos pystymme menemään ajassa vielä kauemmas taaksepäin, saatamme lopulta löytää Maan todellisia rakennuspalikoita", Yin arvelee.

Löydöstä kerrottiin Kalifornian yliopiston (University of California, Davis) uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Nature Communications -tiedelehdessä.

Kuva: Qing-zhu Yin/UC Davis

Suomalaiset mukana tutkimuksessa: Lähiasteroidien kohtalo selvisi

Ke, 02/17/2016 - 21:15 Markus Hotakainen
Maa ja lähiasteroideja

Aiemmin luultiin, että suurin osa potentiaalisesti vaarallisista lähiasteroideista ja -komeetoista (near-Earth objects, NEO) eli Maan radan tietämille tulevista pienkappaleista päätyy lopulta Aurinkoon. Luulo ei taaskaan ollut tiedon väärti.

Tuoreen tutkimuksen mukaan kappaleet tuhoutuvat jo selvästi kauempana Auringosta. Uusi tulos tuo selvyyden moniin hämmentäviin havaintoihin, joita viime vuosina on tehty.

Helsingin yliopiston tutkijan Mikael Granvikin johtaman kansainvälisen ryhmän alkuperäisenä tavoitteena oli muodostaa lähikappaleiden populaatiosta malli, joka on tarpeen suunniteltaessa tulevia kartoituksia ja luotainlentoja. Malli kuvaa kappaleiden kiertoratojen jakaumaa ja antaa arvion erikokoisten kappaleiden lukumääristä.

Valtaosa lähikappaleista on peräisin Marsin ja Jupiterin ratojen välillä olevalta asteroidivyöhykkeeltä. Yksittäisten asteroidien radat muuttuvat hitaasti, kun Aurinko lämmittää niiden pintaa ja lämpö karkaa epätasaisesti avaruuteen. Asteroidien liikkeisiin vaikuttavat vetovoimillaan myös jättiläisplaneetat Jupiter ja Saturnus.

Jos asteroidin radan lähin piste on alle 1,3 tähtitieteellisen yksikön (Maan ja Auringon keskietäisyys) päässä Auringosta, se luokitellaan lähikappaleeksi. 

Tutkijaryhmä käytti uutta populaatiomallia kehittäessään CSS-kartoituksessa (Catalina Sky Survey) kahdeksan vuoden aikana kertynyttä havaintoaineistoa. Noin 100 000 kuvasta löytyi lähes 9 000 lähikappaletta. Yksi keskeisiä ongelmia oli selvittää, millaisia asteroideja kartoituksen avulla pystyttiin löytämään.

Jos kaukoputkella ei katsota oikeaan suuntaan oikeaan aikaan eli silloin, kun asteroidi tai komeetta on riittävän kirkas ja liikkuu sopivalla nopeudella, se jää löytymättä. Ryhmä laati mallin, jossa otettiin huomioon havaintotekniikkaan liittyvät valintatekijät, kertynyt aineisto ja ratojen jakaumaa koskevat teoriat.

Mallissa huomattiin kuitenkin ongelma: sen mukaan hyvin lähelle Aurinkoa – alle 10 säteen etäisyydelle – tulevia kappaleita pitäisi olla lähes kymmenen kertaa havaittua enemmän. Vuoden kestäneen laskelmien tarkistuksen jälkeen tultiin tulokseen, että vika ei ollut itse analyysissa vaan sen pohjana olevissa oletuksissa Aurinkokunnan rakenteesta ja radoista.

Mallin todettiin sopivan paremmin havaintoihin, jos lähikappaleiden oletetaan tuhoutuvan lähellä Aurinkoa, mutta kuitenkin paljon ennen törmäämistä siihen. Se edellytti sellaisten asteroidien ”eliminoimista”, jotka näyttivät viipyvän liian pitkään alle kymmenen säteen päässä Auringosta.

"Havainto, että asteroidien täytyy hajota kappaleiksi niiden lähestyessä Aurinkoa, oli yllättävä ja siksi meiltä meni niin pitkään laskelmien varmistamisessa", toteaa Robert Jedicke Havaijin yliopistosta.

Ryhmän tutkimus auttaa selittämään muitakin eroavaisuuksia havaintojen ja Aurinkokunnan pienkappaleiden oletettujen jakaumien välillä. Esimerkiksi tähdenlentoja aiheuttavat meteoroidit muodostavat usein "virtoja", jotka seuraavat niiden alkuperäkappaleen rataa, mutta useimpien Auringon läheisyyteen tulevien virtojen emokappaleita on ollut vaikea tunnistaa.

Uusien tulosten mukaan kappaleet ovat hajonneet kokonaan joutuessaan liian lähelle Aurinkoa, jolloin jäljelle on jäänyt ainoastaan niistä irronneiden meteoroidien virta. 

Samalla huomattiin, että tummat asteroidit tuhoutuvat kauempana Auringosta kuin vaaleat. Se puolestaan selittää aiemmin tehdyt havainnot, että lähemmäs Aurinkoa päätyvät lähikappaleet ovat kirkkaampia kuin kauempana pysyttelevät. Havainto viittaa siihen, että tummat kappaleet hajoavat helpommin, koska niiden koostumus ja rakenne ovat erilaiset kuin vaaleiden kappaleiden.

"Ehkä kiehtovin tutkimuksesta saatu tulos on, että nyt on mahdollista testata asteroidien sisäosia koskevia malleja yksinkertaisesti tarkkailemalla niiden ratoja ja kokoja. Se on todella merkittävää ja täysin odottamatonta, kun aloimme laatia uutta NEO-mallia", sanoo Granvik.

Tutkimuksesta kerrottiin Helsingin yliopiston uutissivuilla ja se julkaistaan Nature-tiedelehdessä.

Kuva: ESA/P. Carril

 

ESA tutkii sähköpurjeella tehtävää asteroidien kiertoajelua

Ma, 01/18/2016 - 18:35 Markus Hotakainen
Sähköpurje

Sähköpurje on Ilmatieteen laitoksella keksitty käänteentekevä avaruusalusten vauhditusmenetelmä. 15. tammikuuta Ilmatieteen laitoksessa käynnistyi Euroopan avaruusjärjestön ESA:n rahoittama kaksivuotinen projekti, jossa tutkitaan sähköpurjeen käyttöä asteroidivyöhykkeen kiertoajelu-tyyppisellä lennolla.

Koska sähköpurje ei tarvitse lainkaan ajoainetta, se pystyy siirtymään asteroidilta toiselle periaatteessa loputtomasti. Asteroideja on suuri määrä ja kaikkia tai edes edustavaa otosta niistä on vaikea tutkia perinteisellä menetelmällä kuten ionimoottorialuksella. Silloin jokaista kiinnostavaa asteroidia varten tarvittaisiin yleensä uusi avaruusalus laukaisuineen. 

"Tämän takia on tehokkaampaa tutkia asteroidivyöhykettä käyttämällä sähköpurjetta, koska silloin samalla missiolla voidaan tutkia suurempaa määrää asteroideja", toteaa tutkija Pekka Janhunen.

Samaan aikaan NASAn Marshall Space Flight Centerissä Alabamassa on käynnissä oma HERTS-niminen sähköpurjeprojekti. Siinä tutkitaan sähköpurjeen käyttöä lennolla, jonka tarkoitus on matkata ulos Aurinkokunnasta tähtienväliseen avaruuteen.

Kuva: Alexandre Szames

Uutinen perustuu Ilmatieteen laitoksen julkaisemaan tiedotteeseen.

Kuu ei olekaan juustopallo, se on kananmuna

Pe, 09/11/2015 - 07:33 Markus Hotakainen
Kuun kääntöpuolen kraattereita

Ei niinkään sisukseltaan, vaan kuoreltaan. Uuden tutkimuksen mukaan Kuun kuori on totaalisen säröillä.

Noin neljä miljardia vuotta sitten Kuuhun kohdistui ankara pommitus. Erikokoisia asteroideja iskeytyi sen pintaan joukoittain ja pinta kirjoutui kraattereihin. Kuoreen syntyi halkeamia, jotka tekivät siitä lujan kiven sijasta huokoista höttöä.

Iskuja tuli niin tiuhaan ja ne olivat niin voimakkaita, että Kuun kuorikerros mureni käytännössä kokonaan. Kuori hajosi muinoin niin pahasti, että myöhemmät avaruuden kivien iskut eivät enää kyenneet murentamaan sitä enempää vaan päinvastoin tiivistivät aiempien törmäysten jäljiltä jauhautunutta kerrosta.  

Kuun kuoren uloimman osan muodostavaa kivimurskaa sanotaan megaregoliitiksi. Sitä hallitsevat melko pienet, korkeintaan 30 kilometrin läpimittaiset kraatterit. Esimerkiksi Etelä-Pohjanmaalle yli 70 miljoonaa vuotta sitten asteroidin iskusta syntynyt Lappajärvi on alkujaan ollut läpimitaltaan samaa luokkaa. 

Megaregoliitin alla on tiiviimpää kallioperää, jota ovat aikoinaan muokanneet voimakkaammat iskut. Tutkijoiden mukaan Kuun kuorikerroksen huokoisuus ja siinä tapahtuneet muutokset kertovat muinaisen Aurinkokunnan tapahtumista, joilla on ollut merkitystä myös elämän kannalta – ei kuitenkaan Kuussa.

"Prosessi, joka tekee planeettojen kuorikerroksesta huokoisen, on keskeisen tärkeä yrittäessämme ymmärtää, miten vesi pääsee pinnan alle", tutkimusryhmää johtanut Jason Soderblom sanoo.

"Maan elämä on kenties kehittynyt pinnan alla ja asteroidi-iskut ovat merkittävin mekanismi, joka synnyttää kuoreen koloja ja onkaloita. Se vaikuttaa oleellisesti siihen, mihin tahtiin prosessi etenee. Kuu on ihanteellinen paikka ilmiön tutkimiseen."

Tutkijaryhmä käytti NASAn GRAIL-luotainparin (Gravity Recovery and Interior Laboratory) välittämiä tietoja. Kaksikko tarkkaili keskinäistä etäisyyttään, joka kertoi niihin vaikuttavan gravitaation suuruudesta.

Mittausten perusteella kartoitettiin yli 1 200 Kuun kääntöpuolella sijaitsevan kraatterin kohdalla vallitseva vetovoimakenttä. Aineistosta poistettiin erilaisten pinnanmuotojen kuten vuorten ja laaksojen vaikutus, jolloin jäljelle jäi ainoastaan Kuun varsinaisesta kuorikerroksesta syntyvä gravitaatio.

"Teimme oletuksen, että kuoren aineessa itsessään ei ole eroja, joten kaikki havaitsemamme vaihtelut [gravitaatiokentässä] johtuvat huokoisuudesta ja kiviaineksen seassa olevasta tyhjästä tilasta", Soderblom selvittää.

Kun kunkin kraatterin gravitaatiokenttää verrattiin ympäristössä vallitsevaan, saatiin selville, miten muinainen isku on vaikuttanut huokoisuuteen paikallisesti: onko se kasvanut vai vähentynyt. Alle 30 kilometrin läpimittaisten kraatterien kohdalla iskut ovat sekä kasvattaneet että vähentäneet kuorikerroksen huokoisuutta.

"Pienimpien tarkastelemiemme kraattereiden kohdalla näemme Kuun murentuneen niin läpikotaisin, että kuoren huokoisuus on asettunut tietylle tasolle", Soderblom havainnollistaa. "Iskujen jatkuessa huokoisuus on joissakin kohdissa kasvanut ja joissakin vähentynyt, mutta keskimäärin se pysyi vakiona."

Tutkijoiden mukaan suuremmat kraatterit, jotka ulottuvat paljon syvemmälle, kasvattivat huokoisuutta vain megaregoliitin alapuolella. Siellä huokoisuus ei koskaan saavuttanut samanlaista pysyvää tilaa eikä kuoren halkeilu ole niin kattavaa kuin ylemmässä kerroksessa.

Soderblomin mukaan suurten kraatterien gravitaatiokenttä saattaa kertoa meille kuinka paljon iskuja Kuuhun ja muihin Aurinkokunnan kappaleisiin kohdistui neljä miljardia vuotta sitten ajanjaksona, jota kutsutaan "myöhäiseksi raskaaksi pommitukseksi" (Late Heavy Bombardment).

"Pienempien kraatterien kohdalla tilanne vastaa ämpärin täyttämistä vedellä. Kun ämpäri lopulta täyttyy, mutta siihen kaataa edelleen vettä kupillisen kerrallaan, on mahdoton sanoa, montako kupillista siihen meni täyttymisen jälkeen", Soderblom kuvailee.

"Syvemmällä olevien suurten kraattereiden avulla voimme saada siitä jonkinlaisen käsityksen, koska siellä ’ämpäri’ ei ole vielä täynnä."

Kuun vaihtelevaa huokoisuutta tutkimalla on ehkä mahdollista selvittää, mistä iskuja aiheuttaneet avaruuden kappaleet olivat peräisin.

"Toivomme saavamme selville noin sadan kilometrin läpimittaisten kraatterien lukumäärän, josta voimme päätellä myös pienempien kraatterien runsauden, jos teemme olettamuksia törmänneiden kappaleiden populaatioista. Näiden oletusten pohjalta voimme selvittää, mistä asteroidit tulivat", Soderblom arvioi.

"Se puolestaan auttaa ymmärtämään myöhäisen raskaan pommituksen syitä ja selvittämään, olivatko sen aiheuttaneet kappaleet lähtöisin asteroidivyöhykkeeltä vai kauempaa Aurinkokunnasta."

Tutkimuksesta kerrottiin MIT:n (Massachusetts Institute of Technology) uutissivuilla ja se on julkaistu Geophysical Research Letters -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Jason Soderblom et al.

 

Aurinkokunnan käsikirja liftareille

Ke, 09/02/2015 - 19:28 Markus Hotakainen
Komeettaliftari

Douglas Adamsin viisiosaisen klassikkotrilogian alkajaisiksi Ford Prefect ja Arthur Dent liftaavat tuhoutuvalta maapallolta Vogonien rakennuslaivaston komentoaluksen kyytiin. Tieteiskuvitelma alkaa kohta olla todellisuutta, joskin vain Aurinkokunnan mitassa. Eikä matkaajina ole elollisia olentoja, vaan pienkappaleita tutkiva robottiluotain.

NASA on kehittelemässä uutta "komeettaliftaria", joka lähtisi peukalokyytiläisenä komeetan tai asteroidin matkaan. Pelkkä sähköpeukalo – kuten Adamsin kirjassa – ei kuitenkaan riitä, vaan luotaimen on turvauduttava järeämpiin konsteihin: vaijerilla varustettuun harppuunaan.

Moneen kertaan käytettävä vaijerijärjestelmä korvaisi polttoaineen, jota tarvitaan kiertoradalle asettumiseen ja laskeutumiseen, joten tankkien tyhjenemisestä ei tarvitsisi olla huolissaan.

Kohdettaan lähestyvä luotain sinkoaisi harppuunalla varustetun vaijerin sen pintaan. Kelaamalla vaijeria sopivaan tahtiin ulos luotain jarruttaisi liikettään komeetan tai asteroidin suhteen.

Kun luotaimen ja kohteen nopeudet ovat yhtä suuret, luotain voisi kiskoa itsensä vaijerin avulla pinnalle ja "laskeutua" äärimmäisen pehmeästi – ilman pisaraakaan polttoainetta.

Seuraavaan kohteeseen luotain pääsisi sinkauttamalla itsensä vaijerin ja tutkimansa asteroidin tai komeetan liike-energian avulla matkaan.

"Liftaamalla olisi mahdollista käydä tutkimassa yhdellä lennolla useampaa, kenties viittä tai jopa kymmentä kohdetta joko asteroidi- tai Kuiperin vyöhykkeellä", laskeskelee Masahiro Ono, joka on kehitellyt uudenlaista avaruusmatkailua JPL:ssä (Jet Propulsion Laboratory).

Ongelmana on, kestääkö harppuuna kovan iskun asteroidin tai komeetan pintaan, ja saako vaijerista riittävän lujatekoisen tällaista tarkoitusta varten. Supertietokoneilla tehtyjen mallinnusten avulla tutkijat ovat kehittäneet "avaruusliftausyhtälön". Se kytkee toisiinsa vaijerin lujuuden, vaijerin ja luotaimen massasuhteen sekä tiettyä manööveriä varten tarvittavan nopeudenmuutoksen.

Tähän asti luotainlennoilla on tarvittu suuri määrä polttoainetta pelkästään siihen, että alus saa sovitettua nopeutensa kohteen nopeuteen. "Komeettaliftari ei vaadi kiihdyttämiseen ja jarruttamiseen lainkaan polttoainetta, sillä se käyttää hyväkseen kohteensa liike-energiaa", Ono toteaa.

Laskeutumisessa komeetalle tai asteroidille on keskeistä hidastaa vauhtia riittävästi, jotta se olisi turvallista. Siksi komeettaliftarin vaijerin täytyy kestää valtaisia jännityksiä ja suuria lämpötilanvaihteluja, kun se jarruttaa luotaimen liikettä. 

Laskelmien mukaan vaijerin tulisi olla 100–1 000 kilometriä pitkä, jotta tarvittavat ratamuutokset onnistuisivat. Se pitäisi olla edestakaisin kelattava, sietää rajuja nykäyksiä ja selvitä vahingoittumatta pienten meteoroidien iskuista.

Tällä hetkellä on olemassa jo kaksi materiaalia, jotka voisivat täyttää ankarat kriteerit: Zylon ja Kevlar. Jos matka-aikoja halutaan lyhentää tuntuvasti, nopeudenmuutokset ovat kuitenkin niin suuria, että mikään nykyisin tunnetuista materiaaleista ei kestäisi rasitusta. 

Piirustuspöydällä on jo suunnitelmia hiilinanoputkivaijereista ja timanttiharppuunoista, mutta ehkä tieteiskuvitelmat eivät sittenkään ole aivan vielä totta.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/Cornelius Dammrich

Asteroidi ohitti Maan todella läheltä

Ti, 07/07/2015 - 18:31 Jari Mäkinen
Piirros Maan ohi menevästä asteroidista
Huom! Ohilento tapahtui jo kesäkuun 8. päivänä, ei 8. heinäkuuta, kuten alkuperin kerroimme.

Noin 21 metriä halkaisijaltaan oleva asteroidi 2015 LF ohitti keskiviikkona 8. kesäkuuta illalla maapallon kosmisesti katsottuna erittäin läheltä: sen etäisyys meistä oli pienimmillään alle 200 000 km, eli jotakuinkin puolet Kuun ja Maan välisestä matkasta.

Tarkalleen ottaen välimatka oli 0,5118 Kuun keskimäärääräistä etäisyyttä, eli noin 196 736 km. Kyseessä on 110. lähin tiedossa olevan asteroidin ohitus.

Taivasta automaattisesti haravoiva automaattiteleskooppi Catalina Sky Survey löysi tämän avaruuskiven kesäkuun 7. päivänä (kuva alla). Kyseessä on hyvin heikkovaloinen kohde, ja myös ohilennon aikaan – vaikka se tulee lähelle – sen kirkkaus on 14,5 magnitudia, eli sen näkemiseen tarvittaisiin varsin kookas kaukoputki. Se liikkuu myös nopeasti: 16,76 kilometriä sekunnissa, eli taivaalla sen sijainti muuttuu 0,25 astetta minuutissa.

Ohituksesta ei ollut mitään vaaraa, eikä siitä ollut myöskään haittaa maapalloa kiertäville satelliiteille.

Samoihin aikoihin Maan lähellä kävi kaksi muutakin kappaletta; tämä ei ole epänormaalia, vaan lähiohituksia tapahtuu käytännössä joka päivä. 

Aivan näin lähelle kuin 2015 LF eivät kappaleet kuitenkaan satu onneksi kovin usein.

Koko ajan päivittyvä lista ohikiitävistä kappaleista on Euroopan avaruusjärjestön Maan lähiavaruutta tarkkailevan SSA-ohjelman sivuilla.

Alla on vielä 2015LF:n rata Auringon ympärillä. Kyseessä on Apollo-asteroideihin kuuluva kappale, jonka kiertoaika Auringon ympäri on 3,7 vuotta ja joka tulee seuraavan kerran Maan luokse kesäkuun 10. päivä vuonna 2026 – mutta ohittaa silloin meidät huomattavasti kauempaa. 

Huom: Otsikkokuva on vain viitteellinen kuvitus Maan ohi kiitävästä asteroidista, ei kuva 2015LF:stä!

Cereksen aamunkoitto

Ti, 03/03/2015 - 20:21 Markus Hotakainen

Ensi perjantaina Dawn-luotain asettuu Cerestä kiertävälle radalle. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun kääpiöplaneettaa päästään tutkimaan lähietäisyydeltä. Samalla Dawnista tulee ensimmäinen luotain, joka on kiertänyt kahta Aurinkokunnan kappaletta, joista kumpikaan ei ole Maa. Dawn tutki yli vuoden ajan Vestaa, joka on asteroideista suurin. Tosin se sai tittelin lahjaksi, kun asteroidivyöhykkeen ylivoimaisesti suurin kiertolainen Ceres ylennettiin kääpiöplaneetaksi.

Samalla Pluto sai arvonalennuksen planeettojen joukosta samaan ryhmään Cereksen kanssa. Pluton statuksen muuttaminen herätti paljon kritiikkiä etenkin Yhdysvalloissa – koska Pluto oli ainoa amerikkalaisastronomin löytämä planeetta – eivätkä kaikki sikäläiset tutkijat edelleenkään suostu käyttämään siitä nimitystä kääpiöplaneetta.

Uuden luokittelun ansiosta kahden luotaimen välille kehkeytyi kilpailu siitä, kumpi ehtii ensin tutkimaan tarkasti kääpiöplaneettaa. Tammikuussa 2006 laukaistu New Horizons lähetettiin alkujaan ulointa planeettaa eli Plutoa kohti, mutta saman vuoden elokuussa kaukainen pienkappale luokiteltiin uudelleen.

Dawn laukaistiin matkaan syyskuussa 2007. Luotaimen ensimmäisenä kohteena oli kuitenkin Vesta. Dawn saapui Vestan luo heinäkuussa 2011 ja asettui asteroidia kiertävälle radalle. Reilun vuoden kestäneiden tutkimusten jälkeen Dawn jatkoi matkaansa ja suuntasi kohti Cerestä.

Vaikka lähtö Vestan luota viivästyi reilulla viikolla, oli selvää, että New Horizons on hävinnyt kisan. Fysiikan ja taivaanmekaniikan lait ovat lahjomattomia. Pluto-luotain oli radalla, joka veisi sen kaukaisen kiertolaisen ohi täsmälleen tiedettynä päivänä – 14. heinäkuuta 2015. Kun Dawn irtautui Vestan heikosta vetovoimakentästä syyskuussa 2012, sen rata johtaisi yhtä täsmällisesti Cereksen luo 6. maaliskuuta 2015.

Voittaja on siis ollut selvillä jo yli kahden vuoden ajan.

DAWN-logo

Hitaasti mutta varmasti

Dawnin vuosia kestävä kiertely asteroidivyöhykkeellä ja ohjausmanööverit sekä Vestan että Cereksen lähistöllä ovat mahdollisia ainoastaan sen ionimoottorin – tai tarkemmin sanottuna kolmen ionimoottorin –ansiosta. Perinteiset rakettimoottorit kuluttavat polttoainetta niin ahnaasti, että Dawn-luotaimen olisi pitänyt olla käytännössä pelkkää polttoainesäiliötä.

Ionimoottori rinnastuu räjähtävää työntövoimaa tuottavaan kemialliseen rakettimoottoriin kuin muinaisen antiikin tarun kilpikonna jänikseen. Se on hidas, mutta etenee vakaasti ja varmasti kohti maalia. Ja kuten tarun kilpikonna voitti jäniksen, Dawn päihittää New Horizons -luotaimen – olkoonkin, että jälkimmäisellä on ollut paljon pidempi matka kuljettavanaan.

Ionimoottori perustuu siihen, että moottorin ajoaineen xenon-atomeilta riistetään elektroneja ja näin syntyneet sähköisesti varautuneet ionit kiihdytetään sähkön avulla suureen nopeuteen. Moottorin työntövoima on samaa suuruusluokkaa kuin tukankuivaajan puhallus, mutta kun se jatkuu vuosien ajan, luotaimen vauhti ehtii kasvaa riittävän suureksi planeettainvälisessä avaruudessa vaeltamiseen.

Matkalla kohti Vestaa Dawn nappasi kertaalleen lisävauhtia Marsin lähiohituksesta, mutta jälkimmäisen etapin Cerekseen se on taittanut pelkästään ionimoottoreidensa turvin. Aurinkopaneelien tuottamalla sähköllä toimiva ionimoottori on myös luotettava, sillä liikkuvia ja muitakin osia on vähän verrattuna kemialliseen rakettimoottoriin polttoainesäiliöineen ja -putkineen, venttiileineen sun muineen.

Ionimoottorin voi huoletta sammuttaa ja käynnistää useita kertoja, ja se lähtee käyntiin aina yhtä varmasti kuin vanhan Kuplavolkkarin ilmajäähdytteinen takamoottori hyytävän kylminä pakkasaamuinakin.

 

 

Kaukaiset kuvat

Dawn aloitti Cereksen kuvaamisen tammikuun alussa. Silloin etäisyyttä oli yli 600 000 kilometriä, joten kuvat olivat melkein pelkkää pikselimössöä. Ne eivät pärjänneet vielä Hubble-avaruusteleskoopin otoksille, joissa pyöreässä kiekossa näkyi kirkkaus- ja värieroja, ei kuitenkaan sen tarkempia yksityiskohtia.

Alkuvuoden kuluessa etäisyys pieneni, kuvat kävivät yhä tarkemmiksi ja Cereksen pinnalta paljastui yhä pienempiä yksityiskohtia: kirkkauserot alkoivat hahmottua erikokoisina kraattereina ja muina pinnanmuotoina.

Ceres pyöriiHelmikuun loppupuolella saatiin kuvia, joissa yksi pinnan arvoituksellisista vaaleista laikuista erottui kahtena kirkkaana pisteenä. Se herätti salaliittoteoreetikot kehittelemään sensaationhakuisia spekulaatioita Cereksen "valoista". Noin 46 000 kilometrin etäisyydeltä otetuista kuvista on koottu animaatio (oikealla), jossa näkyy yhdeksässä tunnissa akselinsa ympäri pyörähtävän Cereksen pinta kokonaisuudessaan.  

Kun Dawn asettuu ensi perjantaina kääpiöplaneettaa kiertävälle radalle, sen kamerat erottavat kraattereiden hallitsemista maastonmuodoista alle neljän kilometrin kokoisia detaljeja. Kiertoradalle asettumisen jälkeenkin luotain etenee varovaisesti. Korkeutta vähennetään hiljalleen noin 40 000 kilometristä siten, että kuukautta myöhemmin se on vielä runsaat 30 000 kilometriä.

Dawn lähestyy Cerestä yöpuolelta, joten samalla kun etäisyys pienenee, kääpiöplaneetan vaihe vähenee. Huhtikuun toisella viikolla valaistusta puoliskosta on näkyvissä alle 20 prosenttia. Luotaimen ottamissa kuvissa yhä suurempana näkyvä Ceres on siis alkuun melko kapea sirppi. 

Dawn tekee kuitenkin paljon muutakin kuin kuvaa Cerestä kaikilta kanteiltaan. Luotaimessa on kameran lisäksi näkyvän valon ja infrapuna-alueella toimiva spektrometri sekä gammasäteily- ja neutroni-ilmaisin. Niillä pystytään tutkimaan pinnan rakennetta ja koostumusta. Erityisessä syynissä ovat esimerkiksi happi, magnesium, alumiini, pii ja rauta, jotka ovat keskeisiä kiviaineksen rakennusmateriaaleja, sekä vety, jonka määrästä voidaan vetää johtopäätöksiä veden esiintymisestä.

Viime vuoden tammikuussa nimittäin raportoitiin, että Cereksestä tihkuu vettä. Euroopan avaruusjärjestön Herschel-avaruusteleskoopin havaintojen mukaan siitä purkautuu vesihöyryä samaan tapaan kuin Saturnuksen Enceladus-kuusta (alla), mutta paljon vähemmän. Silti Cereksen massasta saattaa olla jopa neljännes vettä.

 

 

Se oli kuitenkin odottamaton havainto, sillä asteroideja on pidetty kuivina ja kuolleina taivaankappaleina. Vaikka Cerestä ei enää luokitellakaan asteroidiksi, se kiertää silti Aurinkoa asteroidivyöhykkeellä ja siitä saadut tiedot kertovat myös muista suunnilleen samalla etäisyydellä sijaitsevista kappaleista.

Cereksen vesi liittyy myös Maan kehitykseen. Aiemmin arveltiin, että maapallon vesi on tullut avaruudesta komeettojen mukana. Rosettan mittaukset Churyumov-Gerasimenkosta irtoavan veden isotooppikoostumuksesta ovat kuitenkin osoittaneet, että ainakaan kaikki vesi ei voi olla peräisin komeetoista.

Toisaalta Aurinkokunnan sisäosiin päätyvät komeetat ovat lähtöisin hyvin erilaisilta etäisyyksiltä. Vaikka komeettojen alkukoti eli Oortin pilvi kuulostaa yhtenäiseltä alueelta, se on todellisuudessa valtavan laaja, paljon planeettojen kansoittamaa aluetta suurempi. Eri komeettojen välillä voi olla koostumuksessa huomattavia eroja. Kuten on todettu olevankin.

Katseet kääntyivät kohti asteroidivyöhykettä, missä oli onneksi jo valmiiksi Dawn-luotain. Sen toivotaan antavan monen muun asian ohella lisätietoa Cereksen veden koostumuksesta. Ceres on tietenkin yksittäinen kappale siinä missä Churyumov-Gerasimenkokin, mutta toisin kuin koostumukseltaan vaihtelevat komeetat, asteroidivyöhykkeen kappaleet ovat syntyneet hyvin rajallisella alueella ja törmäilleet vuosimiljardien ajan toisiinsa. Siten Ceres on edustava näyte asteroidien koostumuksesta.

 

 

Ikuinen kakkonen, mutta mitä sitten?

Entä New Horizons, jonka kohtaloksi jäi tulla toiseksi? Kisalla ei käytännössä ole mitään merkitystä, sillä Ceres ja Pluto ovat täysin erilaisia kappaleita, vaikka kumpikin on kääpiöplaneetta. Ceres on muinoin muotoutunut Aurinkokunnan sisäosissa, Pluto puolestaan kaukana "lumirajan" takana, missä aikoinaan oli paljon enemmän keveitä kaasuja ja jäätä kuin Auringon lämmön hellimillä seuduilla.

Pluto poikkeaa todennäköisesti koostumukseltaan tyystin Cereksestä, sen pinnan rakenne on todennäköisesti erilainen – vaikka lieneekin samaan tapaan kraattereiden peitossa – ja sillä on useita kuita, nykytiedon mukaan kaikkiaan viisi. Suurin niistä on Charon, jonka läpimitta on noin puolet Plutosta. Se on siis suhteessa planeettaan paljon suurempi kuin Kuu verrattuna Maahan.

New Horizons pääsee tutkimaan aivan uudenlaista maailmaa eikä silloin ole merkitystä, vaikka se pääseekin tositoimiin muutamaa kuukautta myöhemmin kuin Dawn. Tiedetuubi palaa New Horizons -luotaimeen ja sen pitkään matkaan tuonnempana. Sitä ennen seuraamme Dawn-luotaimen edesottamuksia asteroidivyöhykkeen suurimman kappaleen lähistöllä.

Pysyvää kanavalla!

Kuvat: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA

Kaikkien tappaja-asteroidien kummisetä

Ti, 04/15/2014 - 15:40 Markus Hotakainen
Kuva AGU

Mitä tapahtuu, kun kymmenien kilometrien läpimittainen asteroidi iskeytyy Maahan yli 70 000 kilometrin tuntinopeudella?

Koko planeetta alkaa vavahdella noin 11 Richterin maanjäristyksen voimalla. Ankaraa tärinää jatkuu vähintään puolen tunnin ajan. Ilmakehä kuumenee niin, että merten pintavedet kiehuvat. Törmäys nostattaa kilometrien korkuisia tsunameja.

Iskukohdasta sinkoutuu höyrystynyttä kallioperää, joka leviää ympäri maapallon ja sataa jäähdyttyään alas pieninä pisaroina ja pikkukivinä. Liki 500 kilometrin läpimittaisen kraatterin synnyttänyt impakti on niin voimakas, että se särkee maankuoren ja sysää ehkä liikkeelle mannerliikunnat.

Onko Hollywood tuottanut jälleen uuden, entistä suurempaa tuhoa kuvaavan naurettavan katastrofielokuvan? Ei ole – onneksi – vaan tutkijoiden mukaan näin on todella tapahtunut. Aikaa kosmisesta kolarista on kuitenkin jo 3,26 miljardia vuotta.

Chicxulubin kraatterin synnyttäneessä ja dinosaurukset tappaneessa 65 miljoonan vuoden takaisessa iskussa arvioidaan vapautuneen energiaa vähintään miljardi kertaa enemmän kuin Hiroshiman atomipommin räjähdyksessä. Paljon varhaisemman iskun rinnalla se jää kuitenkin melkein suutariksi.

 

 

"Tiesimme, että asteroidi oli iso, mutta emme tienneet, että se oli näin iso", hämmästelee Donald Lowe Stanfordin yliopistosta. Lowe löysi asteroiditörmäykseen viittaavat muodostelmat Etelä-Afrikasta jo kymmenen vuotta sitten.

Etelä-Afrikan itäosissa sijaitseva Barbertonin vihreäkivivyöhyke saattaa olla seurausta muinaisesta asteroidin iskusta. Alueella on pituutta 100 ja leveyttä 60 kilometriä, ja se koostuu maapallon vanhimpiin kuuluvista kivistä. Koko seutua kirjovat yli kolmen miljardin vuoden ikäiset kalliot.

Kuluneina tuhansina vuosimiljoonina maapallon pinta on myllertynyt niin moneen kertaan, että kraatteria on turha etsiä: sitä ei ole enää olemassa. Tutkijat ovat kuitenkin pystyneet arvioimaan iskun osuneen tuhansien kilometrien päähän nykyisestä Etelä-Afrikasta ja Barbertonin vyöhykkeestä.

 

Kuva GEO

 

Nyt tehdyt mallinnukset ovat antaneet tietoa asteroidin koosta, iskun voimakkuudesta ja sen vaikutuksista maapalloon. Toinen Stanfordin yliopiston tutkija Norman Sleep laski käytettävissä olevien tietojen ja valistuneiden arvausten perusteella, kuinka voimakkaasti isku sai maan järisemään.

Sen pohjalta oli puolestaan mahdollista määrittää, miten seismiset aallot kulkivat törmäyskohdasta Barbertonin vyöhykkeen kohdalle ja saivat aikaan sieltä löytyneet kalliomuodostelmat ja maankuoren halkeamat.

Törmäys ei ollut kokoluokassaan edes ainoa. 3–4 miljardia vuotta sitten Late Heavy Bombardment eli "myöhäinen ankara pommitus" oli vasta hiipumassa ja Maahan iskeytyi noihin aikoihin mahdollisesti useita suuria asteroideja. Maanpinnalta jäljet ovat suurelta osin jo kadonneet, mutta esimerkiksi Kuussa ne ovat vielä selvästi näkyvissä. Useimmat Kuun "meristä" ovat peräisin samalta aikakaudelta kuin nyt tutkittu asteroidin isku Maahan.

Tutkimuksesta kerrottiin American Geophysical Unionin uutissivulla.

 

Päivän kuva 3.5.2013: Kosminen sorakasa

Pe, 05/03/2013 - 09:29 Markus Hotakainen

Marsin radan sisäpuolelle tuleviin Apollo-asteroideihin lukeutuva Itokawa on noin 650 metriä pitkä ja 250 metriä leveä. Sen pinnalla ei ole juurikaan kraattereita, mikä viittaa hyvin löyhään rakenteeseen. Tutkimusten mukaan Itokawan huokoisuus on peräti 40 prosenttia, kun hiekan huokoisuus on parinkymmenen prosentin luokkaa. Itokawa on kenties kauan sitten hajonnut asteroidien välisessä törmäyksessä ja kivenkappaleet ovat sittemmin kasautuneet uudelleen sorakasaa muistuttavaksi möykyksi. Japanilainen Hayabusa-luotain tutki Itokawa-asteroidia lähietäisyydeltä syksyllä 2005.