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.

Asteroidi 2024 YR4 hujahti maapallon ohi viime joulukuun 25. päivänä noin 830 000 kilometrin päästä, eli jotakuinkin kaksi kertaa Maan ja Kuun välisen etäisyyden päästä.

Nyt se on noin 80 miljoonan kilometrin päässä meistä vipeltämässä poispäin noin 61 000 kilometrin tuntinopeudella. Asteroidi on soikealla radalla Auringon ympärillä, ja koska tuo rata leikkaa Maan radan, tulee YR₄ lähellemme säännönmukaisesti noin neljän vuoden välein.

Vuonna 2032 se tulee hyvin, hyvin lähelle. Ensimmäisten arvioiden mukaan sillä oli pieni mahdollisuus törmätä tuolloin maapalloon – kuten kerroimme ensimmäisessä jutussamme aiheesta – ja sen jälkeen törmäystodennäköisyys kasvoi aina siihen saakka, että viime viikolla mahdollisuus osumaan nousi yli kolmen prosentin.

Minkään aurinkokunnan pienkappaleen todennäköisyys osua maapalloon ei ole ollut koskaan näin suuri. 

Nasan Jet Propulsion Laboratoryn arvio oli 3,1 % ja Euroopan avaruusjärjestön luku oli 2,8 %.

Törmäyksen todennäköisyys tosin kääntyi nopeaan laskuun loppuviikosta, sillä aivan tuoreimpien laskelmien mukaan osumismahdollisuus on enää 0,28 %.

Toisin sanoen: nyt näyttää siltä, että asteroidi menee Maan ohitse 99,72 prosentin todennäköisyydellä.

Havaintoja, havaintoja!

Erot luvuissa ja tämä jännittävä vaihtelu tulevat siitä, että astroidin rataa ei tunneta tarpeeksi hyvin, jotta sen sijainti 22. joulukuuta 2032 voitaisiin laskea erittäin varmasti. 

Eri tahot laskevat rata-arvioitaan hieman erilaisten lähtöarvojen perusteella.

Olennaista ovatkin tarkat havainnot, joita tehdään nyt monilla havaintolaitteilla ympäri maailman. Mitä enemmän asteroidin sijainnista ja liikkeestä on havaintioja, sitä tarkemmin sen rataa voidaan laskea eteenpäin.

0,28 prosentin törmäystodennäköisyys tulee vielä varmasti muuttumaan.

ESA:n piirros näyttää millainen on laskelma 2024 YR₄:n mahdollisesta sijainnista vuoden 2032 ohilennon aikaan. Punainen viiva koostuu asteroidin sijaintiarvioista. Pienen Maahan osumismahdollisuuden lisäksi on mahdollista, että YR₄ osuukin Kuuhun!

Mukana talkoissa on ollut myös Suomen osaomistama yhteispohjoismainen teleskooppi NOT (Nordic Optical Telescope) La Palman saarella Kanariansaarilla.  Euroopan avaruusjärjestön tähtitieteilijä Marco Michelli on tehnyt sillä havaintoja YR₄:stä ESA:n laskelmia varten.

Otsikkokuvassa on NOT:in luona La Palman observatorioalueella sijaitsevan Gran Telescopio Canarian ottama kuva asteroidi 2024 YR₄:stä.

Myös JWST-avaruusteleskooppi tekee havaintoja asteroidista kahdessa jaksossa, ensin maaliskuun alussa ja sitten toukokuussa. Tätä ennen YR₄ on ollut hankalasti näkyvissä Webbin näkökulmasta, joten havaintoja ei ole tehty aikaisemmin.

Avaruusteleskooppi pystyy auttamaan ennen kaikkea asteroidin koon ja koostumuksen arvioinnissa.

Webb-teleskoopilla, kuten kaikilla muillakin tähtitieteellisillä havaintolaitteilla on havainto-ohjelmaan varattuna aikaa yllättäviä, kiinnostavia ja tärkeitä havaintoja varten. Näillä näkymin JWST havaitsee asteroidia kaikiaan neljän tunnin ajan.

Kevään kuluessa YR₄ etääntyy meistä jo niin kauas, että siitä ei saada enää kunnollisa havaintoja. Uusia havaintoja saadaankin vasta vuonna 2028, kun se tulee jälleen lähellemme – ja tuolloin se menee satavarmasti turvallisesti ohi.

Kultaisella 80-luvulla Radio Cityn taajuuksilla pyöri legendaarinen Pullakuskit-radiohupailu, jonka Viisasten kerho -osiossa panelistien päätä vaivasi kysymys siitä, mitä on kupari ja kuinka paljon. Jokseenkin samaan kategoriaan asettuu kysymys siitä, minkä muotoista on lyijy.

Lyijyn 208-isotooppi (²⁰⁸Pb) on äärimmäisen pysyvä, mikä johtuu siitä, että sen ydin on kaksoismaaginen. Sellaisiksi määritellään ytimet, joissa niin protonien kuin neutronienkin lukumäärä on niin sanottu maaginen luku.  

Ydinfysiikassa maagisia ovat luvut, joiden ilmoittamalla protonien tai neutronien lukumäärällä ytimen kuorimallin mukaiset kuoret ovat täysiä. Silloin ytimen pysyvyyteen vaikuttava sidosenergia on mahdollisimman suuri.

Surreyn yliopiston tutkimuksessa tarkasteltiin lyijyn kaksoismaagisen ytimen muotoa, jonka on pitkään ajateltu olevan täsmällisen pallomainen. Niin voisi kuvitella, jos ja kun kerran ytimen kuoret ovat täysiä. Makromaailman ilmiöihin perustuvia olettamuksia ei kuitenkaan pitäisi soveltaa mikromaailmaan, kvanttimaailmasta puhumattakaan. 

Jack Hendersonin johtamassa tutkimuksessa tehtiin neljä erillistä mittausta, joiden yhdistäminen antoi yllättävän tiedon lyijy-ytimen muodosta. Se ei ole pallo vaan pyörähdysellipsoidi – eli kuin rugbypallo, joka on amerikkalaista serkkuaan tylppäkärkisempi.

Mittaukset tehtiin Argonnen kansallisessa laboratoriossa Yhdysvalloissa. GRETINA-gammaspektrometrillä pommitettiin lyijy-ytimiä hiukkasilla, joiden nopeus oli kymmenesosa valon nopeudesta eli lähes 30 000 kilometriä sekunnissa. Ytimien ja hiukkasten vuorovaikutukset tuottivat säteilyä, jonka ominaisuuksista pystyttiin tekemään johtopäätöksiä ydinten muodosta. 

Kyse ei ole pelkästä kuriositeetista, sillä havainto osoittaa, että atomiydinten rakenne on huomattavasti aiemmin arveltua mutkikkaampi. Tutkimukseen osallistuneen Paul Stevensonin mukaan hiukkassuihkun virittämien ydinten värähtelyt eivät kenties ole niin säännöllisiä kuin on kuviteltu. 

Lyijy-ytimen yllättävä muoto ei olekaan pelkästään yhden alkuaineen erikoinen ominaisuus, vaan havainnolla voi olla huomattavia vaikutuksia laajemminkin sekä ydin- että astrofysiikkaan – kuten esimerkiksi siihen, miten raskaat alkuaineet ylipäätään muodostuvat. 

Tutkimus on julkaistu Physical Review Letters -tiedelehdessä.

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.