meteoroidi

OSIRIS-REx -luotain on tutkinut Bennu-asteroidia kohta vuoden ajan. Yksi sen kiehtovimpia löytöjä on pikkukivien irtoaminen asteroidin pinnasta. Tutkijoiden mukaan syy lienee suurissa lämpötilaeroissa yö- ja päiväpuolen välillä.

OSIRIS-REx -luotain saapui vuoden 2018 lopulla asteroidi 101955 Bennun kiertoradalle. Pian sen jälkeen laitteen navigointikamerat havaitsivat, että lähiavaruudessa liikkuu lukuisia outoja kohteita.

Lentoratojen analyysi osoitti, että ne ovat kaikki peräisin Bennusta – palasia useista yksittäisistä paikoista. Irronneet palat olivat halkaisijaltaan tyypillisesti 1–10 -senttisiä. Niiden nopeudet vaihtelivat 5 sentistä jopa kolmeen metriin sekunnissa (10,5 km/t).

Suurienergisin havaittu palasten avaruuteen sinkoutumistapahtuma sattui 6.1.2019 asteroidin eteläisellä pallonpuoliskolla. Arvioiden mukaan tapaus vastasi noin 60 TNT-kilon räjäyttämistä. Tapahtuman seurauksena asteroidia ympäröivästä avaruudesta havaittiin ainakin noin 200 pikkukiveä. Osa putosi tuntien tai päivien jälkeen takaisin, osa pakeni planeettojenväliseen avaruuteen.

"Palasten irti sinkoutuminnen herätti mielenkiintomme. Viime kuukaudet olemme tutkineet tätä mysteeriä. Tämä on oiva mahdollisuus laajentaa näkemystämme siitä miten asteroidit toimivat", kuvailee Dante Lauretta, luotaimen päätutkija.

Tutkijat analysoivat etenkin kolmea merkittävintä tapausta. Niiden "laukaisupaikat" sijaitsevat eri puolilla Bennua, eivätkä vaikuta mitenkään ympäristöstään poikkeavilta. Paikalla ei myöskään näy tuoreita törmäysjälkiä. Kukin tapahtuma kuitenkin sattui myöhään paikallisen iltapäivän aikaan.

Ajankohta antaakin oivan vinkin mahdollisesta syyllisestä: lämpötilaerot yön ja päivän välillä.

Video palasten lentoradoista erään tapahtuman jälkeen.

Bennun vuorokausi – eli aika jona se pyörähtää kerran akselinsa ympäri – kestää 4,3 tuntia. Se on riittävän pitkä aika jotta pinnan lämpötila vaihtelee merkittävästi. Varjon kylmyydestä suoraan päivänpaisteeseen joutuva pinta-aines lämpölaajenee, mikä aiheuttanee kivissä ja lohkareissa suuria sisäisiä jännityksiä. Tutkijoiden mukaan kiviaineksen "laukaisu" avaruuteen saattaakin tapahtua jos jännitys johtaa suuren lohkareen halkeamiseen.

Prosessia saattaa tehostaa myös veden sublimoituminen.

Bennun pinta koostuu osaksi hienojakoisista verkkosilikaateista, joiden rakenteessa on myös vettä. Kun tuo aines kuumenee, vesi saattaa alkaa kiehumaan ja aiheuttaa paineen nousua pienissä rakosissa. Myös tämä prosessi voi johtaa spontaaneihin räjähdyksiin Bennun kivissä.

Kuva: Bennun pintaa. NASA/JPL/OSIRIS-REx

Kuva: Bennun pintaa. Yläoikealla oleva lohkare on n. 15 m korkea.

Tutkijoiden mukaan monet pienemmät "laukaisut" lienevät toissijaisia. Etenkin sellaisten tapausten, jotka sattuvat yöaikaan, uumoillaan johtuvan pinnalle takaisin putoavista heittelekivistä. Törmäykset sinkoavat lisää materiaa ylös.

Tutkijat eivät kuitenkaan voineet sulkea pois tavallisia mutta satunnaisia meteoroiditörmäyksiä. Moisia kappaleita sattuu Bennun kiertoradalle varmasti.

Bennu ei varmastikaan ole ainut asteroidi, jolla tällaista tapahtuu. Yleisyys kuitenkin riippuu siitä, mikä prosessi tarkalleen sinkoaa kiviä ylös.

Lämpötilamuutokset saattavat murentaa kiviä pienemmiksi murskeeksi, mikä helpottaisi satunnaisia meteoroiditörmäyksiä nostamaan pikkukiviä avaruuteen. Moinen prosessi toistuisi aivan kaikilla pienillä asteroideilla.

Jos kyse taas on lähinnä veden aiheuttamasta rakojen paineennoususta, pikkukiviä voi odottaa löytyvän ainoastaan niiden asteroidien ympäriltä, joiden mineraaleissa on merkittävästi vettä mukana.

OSIRIS-REx kartoittaa tällä hetkellä Bennun pintaa. Laitteen lopullinen tarkoitus on kuitenkin tuoda Maahan 60–2000 grammaa Bennun pintamateriaalia. Näytteenoton on määrä tapahtua ensi kesänä. Paluumatka alkaa maaliskuussa 2021 ja näytteiden on tarkoitus olla Maassa syyskuussa 2023.

Hyvällä tuurilla näytteeseen sattuu mukaan myös avaruuteen sinkoutuneita ja takaisin pinnalle pudonneita kiviä. Niiden tunnistaminen voi tosin olla hankalaa.

Bennu kiertää Aurinkoa elliptisellä radalla, joka hipoo sekä Maan että Marsin ratoja. Se on myös yksi niistä harvoista asteroideista, joille on määritetty aivan todellinen törmäysuhka.

Nykytietojen mukaan Bennu saattaa törmätä Maahan ensi vuosisadan loppupuolella (vuosina 2175–2199). Osuessaan Bennu synnyttäisi noin 4,5-kilometrisen kraatterin ja tuhoaisi kaiken kymmenien kilometrien säteeltä. Törmäysenergia vastaisi runsasta 1100 megatonnia TNT:tä.

Törmäysuhka on kuitenkin vain 1/2700, eli alle 0,04 prosenttia. On siis runsaan 99,96 prosentin todennäköisyys ettei se osu Maahan - ainakaan tuolla aikavälillä.

Bennu on nimetty muinaisen Egyptin myyttisen jumallinnun mukaan. Lintu kuvataan usein harmaahaikarana, ja edustaa Aurinkoa, luomista ja uudelleensyntymistä.

Lähteet: Lauretta ja kumpp.: "Episodes of particle ejection from the surface of the active asteroid (101955) Bennu" (Science 2019, maksumuurin takana); Jet Propulsion Laboratoryn tiedote

Tagit

Bennu

OSIRIS-REx

asteroidi

meteoroidi

lämpötila

lämpölaajeneminen

Itse asiassa Kansainvälinen avaruusasema saa pieniä osumia yhtenään, ja siksi se on suojattu niitä vastaan. Päivän kuva näyttää millainen on yksi pieni mikrometeoroidin iskujälki.

Päivän kuva Kuvan on ottanut parhaillaan avaruusasemalla oleva Euroopan avaruusjärjestön astronautti Tim Peake, joka viiden asemalla olevan kollegansa kanssa viettää paljon aikaa avaruusaseman niin sanotussa kupolissa – seitsemällä suurella ikkunalla varustetussa havaintoasemassa, mistä näkee mainiosti ympäriinsä. Paikka on tehty paitsi maapallon ja avaruuden maisemien ihailuun, niin myös saapuvien avaruusalusten tarkkailuun sekä avaruuskävelyiden avustamiseen.

Huhtikuun lopulla kuvia ottaessaan Tim äkkäsi yhdessä ikkunoista pienen tuhrun, joka paljastui nopeasti mikrometeoroidin törmäysjäljeksi. Suurennettuna se näyttää omituiselta galaksilta, mutta myös hieman samanlaiselta kuin nastan iskujälki tuulilasissa. Nastan sijaan avaruusasemaan törmännyt pikku hitunen oli kenties jostain ammoisesta komeetasta irronnut hiekkarannan hiekanjyvää pienempi murunen.

Mitään vaaraa näin pienten hitusten törmäyksistä ei ole. Kupolin jokaisessa ikkunassa on monta kerrosta, ja ne on tehty kestämään suuremmatkin iskut. Avaruusaseman moduulien ulkopinnat on suojattu erityisin kilvin, jotka kestävät kookkaampienkin murusten törmäykset. Lisäksi kilvet ja uloimmat ikkunat ovat vaihdettavia, joten jos niissä havaitaan suurempia vaurioita, ne voidaan korvata uusilla.

Arvioiden mukaan avaruusasema on saanut tähän mennessä noin 100 000 tällaista pientä kraatteria!

Myös pienemmät satelliitit on tehty kestämään tällaiset pienet törmäykset.

On tosin mahdollista, että hieman pienempi kappale joskus osuu avaruusasemassa tai muussa avaruusaluksessa juuri tärkeään kohtaan, missä ei ole sen suurempaa suojausta. Silloin se saattaa saada aikaan harmia, kenties jopa toimintahäiriön. Ja luonnollisesti avaruudessa on myös kappaleita, jotka ovat kookkaampia – onneksi ne ovat kuitenkin hyvin harvinaisia.

Suurin haitta näistä mikrometeoroideista on aurinkopaneeleille, sillä pikku iskut vähentävät niiden tehoa.

Kenties paras laite mikrometeoroidien törmäysten tutkimiseen on ollut Hubblen avaruusteleskooppi. Tarkemmin ajateltuna tämä ei ole mikään yllätys: se on ollut avaruudessa jo kun astronautit ovat käyneet huoltamassa sitä useampaan kertaan, on sitä tutkittu sekä sen iskunkestävä metallipinta on kuvattu joka kerta hyvin tarkasti. Lisäksi sen aurinkopaneelit on vaihdettu ja käytetyt tuotiin takaisin Maahan.

Alla on tarkka kuva Hubblen pinnasta ja siihen merkittynä kaikki pikku iskupaikat. Neljännesvuosisadan aikana iskuja on tullut aika paljon!

Tagit

Helmikuun 6. päivänä Atlantin päällä näkyi huima ilmiö: ilmakehään törmännyt meteoroidi räjähti noin 30 kilometrin korkeudessa niin suurella voimalla, että (ainakin) Yhdysvaltain sotilastiedustelu säpsähti.

Tähtitieteilijä Phil Plait kertoo Slate-lehden kolumnissaan tästä tapauksessa, joka tuli tutkijoiden korviin vasta jälkikäteen ja karsittuna.

Vähäisten saatavilla olevien tietojen mukaan räjähdyksen voima vastasi 12 000 TNT-tonnia. Se oli siten suurin tiedossa oleva kosminen törmäys sitten helmikuussa 2013 Tšeljabinskin yllä tapahtuneen räjähdyksen, joka tosin oli arvioiden mukaan 40 kertaa voimakkaampi kuin tämä tapaus. Silti näky olisi ollut huima, jos joku olisi ollut sitä paikan päällä katsomassa.

Nyt saatavilla olevan tiedon perusteella Atlantin päälle osunut kappale oli kooltaan "vain" 5–7 metriä, kun Tšeljabinskin törmääjä oli noin 19 metriä.

Sotilaslähteet eivät paljasta, miten he ovat tarkalleen tiedon törmäyksestä saaneet ja mitä kaikkea informaatiota siitä heillä on, mutta on tiedossa, että suurvallat tarkkailevat kaikenlaisia ilmakehässä tapahtuvia räjähdyksiä satelliiteilla, seismometreillä ja jopa tarkoilla mikrofoneilla, jotka kuulostelevat ympäri maapallon kantautuvia paineaaltoja.

Näillä menetelmillä voidaan havaita yhtä lailla ydinräjäytyksiä kuin luontaisia tapahtumia, kuten meteoroidien iskeytymisiä maapalloon. Parikymmenmetrisen kivenmurikan osuminen ilmakehään saa aikaan tyypillisesti räjähdyksen, joka vastaa ydinpommia.

Tilastollisesti tapaus ei ole erityisen ihmeellinen, sillä Maahan osuu koko ajan planeettainvälisestä avaruudesta tulevia kappaleita. Näitä listataan muun muassa NASAn tulipallo- ja bolidiseurantasivulla, missä tätä kirjoitettaessa kyseessä oleva Atlantin päällä hajonnut kappale on toisena.

Näin kookkaita törmääjiä on keskimäärin pari kertaa vuodessa, ja jos ne osuvat asuttujen alueiden päälle, tuloksena on näyttävä taivaanilmiö sekä kenties heliseviä ikkunoita. Jos hyvin käy, pinnalle saakka putoaa pieniä kappaleita.

Joka päivä maapallolle tulee satakunta tonnia ainetta avaruudesta, tosin yleensä pienenpieninä hitusina, jotka saavat aikaan vain kauniita tähdenlentoja, kun ilmakehän kitkakuumennus polttaa ne poroksi noin sadan kilometrin korkeudessa.

Suuremmat kappaleet selviävät hieman syvemmälle. Niiden pinta kuumenee ja ne hohtavat kirkkaina alaspäin pudotessaan, kunnes ilmanvastuksen aikaansaama paine rikkoo ne. Tuloksena on räjähdys, joka saa aikaan meteoroidin hajoamisen, ja sen jälkeen osat saattavat räjähdellä erikseen.

Alla on arvioitu putoamispaikka kartalla.

Otsikkokuvassa EI ole kyseessä oleva Atlantin tulipallo, vaan leonidien tähdenlentoparveen kuulunut bolidi vuodelta 2009 Ed Sweedeyn kuvaamana.

Tagit

Blogin otsikossa on lainausmerkit, sillä se on sitaatti. Noilla sanoilla otsikoi Warkauden lehti juttunsa keskiviikkoiltaisesta tulipallosta, joka näkyi koko eteläisen Suomen taivaalla.

Periaatteessa on totta, että kirkkaan tähdenlennon aiheuttanut avaruuden kivenmurikka voi päätyä maanpinnalle saakka, jolloin se tosiaan on meteoriitti. Tällaisiin nyansseihin jutussa ei kuitenkaan ylletä.

Tekstissä todetaan, että "Tulipallo tarkoittaa hyvin kirkasta tähdenlentoa eli meteoriittia".

Ei tarkoita. Tai siis tulipallo kyllä tarkoittaa "hyvin kirkasta tähdenlentoa", mutta meteoriittia se ei tarkoita. Ei vaikka asian kääntäisi miten päin tahansa ja asiaa yksinkertaistaisi kuinka paljon hyvänsä.

Tähdenlento eli taivaalla välähtävä valoilmiö, jonka aiheuttaa avaruudesta tullut kappale, on meteori.

Jos kappale on niin iso tai niin kovaa ainetta, että osa siitä selviää hehkuvankuumasta ilmalennosta maahan saakka, silloin se on meteoriitti. Vasta silloin.

Toki asiaa sotkee se, että vielä avaruudessa ollessaan nämä kappaleet ovat meteoroideja. Ja sääennusteita selostavat tv-tyypit ovat meteorologeja. Kauhian hankalaa.

Löperöstä käsitteiden käytöstä tulee mieleen muinainen F1-selostus, jossa Matti Kyllönen meuhkasi, kuinka "auton takaosassa sijaitsevista suuttimista tulee savua". Kommentaattorina toiminut Keke Rosberg totesi ykskantaan, että "formulapiireissä niitä on tapana sanoa pakoputkiksi".

Ei tainnut Kyllönen sen jälkeen enää puhua suuttimista. Miksi tieteellisten termien opetteleminen on niin mahdottoman paljon vaikeampaa?

Tähtiyhdistysten edustajille vielä sellainen vinkki, että jos annatte jollekin aviisille haastattelun, pyytäkää teksti nähtäväksenne. Jutussa olevat virheet menevät helposti teidän piikkiinne.

PS. Kuvan METEORIITIT eivät liity tapaukseen.