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.

Tänä iltana 16. tammikuuta ainakin eteläisessä Suomessa on selkeää, ja taivaalla loistelee tähtien lisäksi kaksi kirkasta valopistettä, jotka eivät ole tähtiä. Toinen on täsmälleen vastapäätä Aurinkoa loimottava Mars, jonka tunnistaa punaisesta väristä, ja toinen Jupiter, joka on vieläkin kirkkaampi. 

Otsikkokuvassa näkyvät ne molemmat: Mars on Kaksosten tähdistössä suoraan Castorin ja Polluxin alapuolella, Jupiter Härässä lähellä Hyadien avointa tähtijoukkoa ja Aldebaran-tähteä. Jos iltakävelyn ajankohta on venähtänyt kovin myöhäiseksi, kannattaa siis katsahtaa taivaalle (planeetat näkyvät toki tulevinakin iltoina...).

Perspektiiviä antanee se, että Jupiter on melkein seitsemän kertaa kauempana kuin Mars – ja silti se on planeetoista kirkkaampi. Syynä on tietysti se, että Jupiterin läpimitta on yli 20 kertaa suurempi kuin Marsin, ja lisäksi sen paksu pilvipeite heijastaa auringonvaloa tehokkaammin kuin punaisen planeetan pölyinen pinta.

Tuskin oli Saturnuksen peittymiseltä Kuun taakse selvitty – tosin ainakin eteläisessä Suomessa tapahtuma jäi pilviverhon taakse – kun Neptunus jäi seuraavana päivänä Kuun kätkemäksi.

Jos Kuu ja planeetat vaeltaisivat taivaalla täsmälleen ekliptikan eli Auringon näennäisen reitin kohdalla, Kuu peittäisi planeetat taakseen joka kierroksella. 

Kuun rata on kuitenkin kallistunut yli viisi astetta Maan ratatasoon (eli ekliptikaan) nähden, planeettojenkin radat ovat kallellaan asteen tai pari. Siksi Kuu peittää planeettoja taakseen vain aika ajoin. Esimerkiksi Mars peittyy Kuun taakse helmikuussa, ja Venus syyskuussa.   

Siinä missä Saturnus näkyy helposti paljain silmin, Neptunus erottuu pienenä valopisteenä vain kiikarilla tai kaukoputkella. Kuun kulkeutuessa Aurinkokunnan uloimman planeetan eteen ei kiikarikaan riitä, sillä Kuu häikäisee vajaana puolikkaanakin niin, että peittymisen seuraaminen vaatii melko kookasta kaukoputkea.

Tammikuun 5. päivän sääennuste lupasi selkeää säätä jokseenkin siihen saakka, kun peittyminen alkaisi illansuussa parikymmentä minuuttia vaille viisi. Ja kas vain, lännestä alkoikin lipua pilvenriekaleita pian neljän jälkeen…

Vielä kymmenen minuuttia ennen h-hetkeä Kuun edessä oli ohutta pilveä niin, että kiertolaisemme ympärillä oli pieni kehä. Kuin ihmeen kaupalla pilvet kuitenkin kaikkosivat juuri sopivasti.

Ongelmia aiheutti myös taivaan valoisuus. Auringonlaskusta oli kulunut vain noin tunti, joten pimeys ei vielä ollut kunnolla laskeutunut. Se vaikeutti entisestään Neptunuksen erottamista Kuun kupeelta – eikä se erottunutkaan. Paitsi kuvissa ja niissäkin vain vaivoin.

Kuvauskalustona oli Nikon Z5 ja 150–600-millinen zoom-objektiivi maksimipolttovälillä. Räpsin viitisenkymmentä kuvaa erilaisilla asetuksilla, joista osuvimmiksi osoittautuivat 1/80 sekunnin valotusaika ja ISO-lukema 51 200.   

Näilläkin spekseillä Kuun taakse katoava Neptunus ikuistui vain pariin ruutuun, siinä kaikki. 

Jonkinlaista mittakaavaa ilmiölle antaa se, että tapahtumahetkellä Kuun etäisyys Maasta oli 372 230 kilometriä, Neptunuksen 4 514 292 200 kilometriä. Neptunuksen heijastama auringonvalo oli siis taivaltanut avaruudessa yli neljä tuntia ennen tallentumistaan kameran ccd-kennolle.

Talvista iltataivasta koristaa kaksi vielä kirkkaampaa valopistettä. Auringonlaskun aikaan Venus on suoraan etelässä, mistä se kiertyy illan mittaan hitaasti kohti lounasta. Jupiter on puolestaan itäisellä taivaalla keskellä Härän tähtikuviota. Se on selvästi kirkkaampi kuin Aldebaran, tähdistön kirkkain tähti.

Jos malttaa mielensä ja on pukeutunut pakkassäähän riittävän lämpimästi, kannattaa odotella tovi. Jupiterin vanavedessä koillisen horisontin takaa nousee Mars, Punainen planeetta.

Kirkkaudessa se jää jälkeen Jupiterista, mutta päihittää silti Aldebaranin. Syy on selvä: Mars on lähestymässä oppositiota. Silloin planeetta on taivaalla vastapäätä Aurinkoa, nousee auringonlaskun aikoihin ja laskee vasta aamunkoitteessa. Samalla se on myös lähinnä Maata tällä kierroksellaan.

Opposition tarkka ajankohta on 16. tammikuuta. Lähimpänä Maata planeetta on jo 13.1., jolloin sen etäisyys on 96 miljoonaa kilometriä. Edellisen opposition aikaan joulukuun alussa 2022 etäisyys oli hivenen pienempi, noin 82 miljoonaa kilometriä. Siksi Mars näkyy nyt aavistuksen himmeämpänä ja näennäiseltä läpimitaltaan pienempänä (maksimissaan vähän alle 15 kaarisekuntia). Planeetta nousee kuitenkin hyvin korkealle ja loistelee parhaimmillaan etelän suunnalla 55 asteen korkeudella.

Värinsä perusteella Mars löytyy helposti taivaalta. Se on Kaksosten tähdistön Castorin ja Polluxin alapuolella, melko lähellä Kravun tähdistössä kiiluvaa Praesepen tähtijoukkoa (Messier 44). Tällä hetkellä Mars vaeltaa tähtien suhteen länteen päin ja etääntyy tähtisikermästä, mutta kulkusuunta muuttuu helmikuun lopulla, ja toukokuun alussa planeetta kulkee Praesepen editse. 

Taivaallinen siksak-liike johtuu siitä, että opposition aikoihin Maa ohittaa kauempana Auringosta kiertävän Marsin ”sisärataa” pitkin, jolloin ulompi planeetta näyttää liikkuvan jonkin aikaa takaperoiseen suuntaan.  

Nasan aurinkokuntasimulaattori näyttää hyvin tilanteen:

Opposition jälkeen Maan ja Marsin välimatka alkaa taas kasvaa, mutta naapuriplaneettamme näkyy hyvin ja sitä kannattaa myös katsella koko alkuvuoden. Mars katoaa näkyvistä vasta valoisten kesäöiden myötä.

Paljain silmin ja kiikarilla Mars näkyy selvästi punaisena tai pikemminkin oranssina valopisteenä. Kaukoputkella erottuu jo pinnan ”yksityiskohtia”, tummempia alueita vaaleampaa taustaa vasten. Kirkkauserot ovat varsin vähäisiä, joten ensikatsomalta ei välttämättä onnistu näkemään juuri mitään. Vähitellen silmä oppii kuitenkin erottamaan yhä paremmin planeetan pinnan sävyeroja. 

Tällä kertaa Marsin pohjoinen pallonpuolisko on hivenen kallistunut Maata kohti, joten ensimmäisenä huomio saattaa kiinnittyä valkoisena hohtavaan pohjoiseen napalakkiin, jonka vesi- ja hiilidioksidijäät heijastavat hyvin auringonvaloa. 

Erisävyisissä alueissa tapahtuu hitaita muutoksia, kun pölymyrskyjen kuljettama hieno hiekka vuoroin peittää ja vuoroin paljastaa tummia alueita. Pääpiirteissään ne pysyvät kuitenkin melko lailla ennallaan, joten omia havaintoja – planeetasta kannattaa tehdä piirroksia – voi mainiosti verrata Marsista aiemmin laadittuihin karttoihin. 

Kuluvana vuonna naapuriplaneettamme on näkynyt hyvin kehnosti, käytännössä ei juuri ollenkaan. Venus kiertää Aurinkoa Maan radan sisäpuolella, joten se ei ole koskaan oppositiossa eli taivaalla vastapäätä Aurinkoa kuten Mars ja muut ulkoplaneetat. Joko planeetta on aamutaivaalla ja nousee ennen Aurinkoa tai sitten iltataivaalla ja laskee horisontin taakse Auringon perässä.

Suurimmassa elongaatiossa Venus on mahdollisimman kaukana Auringosta, parhaimmillaan 47 asteen etäisyydellä. Tänä vuonna tällaista elongaatiota ei ole ollut ollenkaan: edellinen, suurin läntinen elongaatio oli 23. lokakuuta 2023, ja seuraava, itäinen, on 10. tammikuuta 2025. Siihen on aikaa siis vajaa kuukausi, joten Venuksen näkyvyys paranee kaiken aikaa.    

Joulukuun alussa planeetta laski noin 2,5 tuntia Aurinkoa myöhemmin, vuodenvaihteessa se viipyilee taivaalla vielä 4,5 tuntia Auringon jälkeen. Venus pysyttelee kuitenkin melko matalalla, joten planeetan bongaaminen edellyttää suhteellisen esteetöntä näkymää etelän ja lounaan suuntaan. ”Iltatähti” on kuitenkin niin kirkas, että se kajastaa helposti puiden lomitsekin.

Elongaatioiden välillä Venus on vuorotellen Auringon takana eli yläkonjunktiossa ja Maan ja Auringon välissä eli alakonjunktiossa. Edellisessä sitä on mahdoton nähdä, mutta jälkimmäisessä se toisinaan onnistuu. Venus on hyvin harvoin täsmälleen Maan ja Auringon välisellä linjalla, jolloin se kulkee Auringon kiekon editse – viimeksi vuonna 2012, seuraavan kerran vuonna 2117 – joten se ohittaa Auringon yleensä ylä- tai alapuolelta.

Punainen on joulun ja punaisen planeetan Marsin väri.

Lämmin ja leppoisa punainen väri yhdistetään jouluun pyhän Nikolauksen punertavan asun ja siitä Coca-Cola -yhtiön 1930-luvulla mainoksiinsa ottaman, Haddon Sundblomin piirtämän punapukuisen joulupukin vuoksi.

Marsissa syy punerrukseen on sen sijaan ruoste eli rautaoksidi. Planeetan pinnalla on paljon rautapitoista hiekkaa, joka on hapelle altistuttuaan muodostanut rautaoksidia. Sitä on nykyisin kaikkialla Marsissa, pinnalla ja ilmassa.

Pinnalla hiukkaset heijastavat punaista valoa ja absorboivat muita värisävyjä, jolloin tuloksena punaisuutta.

Marsin kaasukehä on paljon ohuempi kuin maapallon ilmakehä – paine pinnalla Marsissa on noin sadasosa Maan pintapaineesta. Se koostuu myös pääosin ( noin 95 %) hiilidioksidista, joka yhdessä ilmassa olevan pölyn kanssa saa aikaan sen, että taivas Marsissa näyttää pääasiassa punertavalta.

Täällä maapallolla taivas on sininen ns. Rayleigh-hajonnan vuoksi. Kun eri värejä sisältävä Auringon valo törmää ilmakehän molekyyleihin, siroaa juuri sininen valo ilmamolekyyleistä tehokkaasti ja sitä näyttää tulevan joka puolelta suorastaan ylitsepursuavasti. 

Marsin ohuessa kaasukehässä tapahtuu vähemmän Rayleigh-sirontaa, mutta se vähä mitä tapahtuu, toimii juuri päin vastoin: yhdessä suurehkojen, valmiiksi punertavien pölyhiukkasten kanssa kaasukehän hiilidioksidi sirottaa valoa niin, että punaisen ja oranssin sävyt tulevat näkyvimmiksi.

Vaikka monissa kuvissa Mars näyttää suorastaan hersyvän punaiselta tai oranssilta, useimmiten värit ovat oikeasti aika laimeita.