mikrometeoriitit

Tähtienvälisiä matkalaisia on lähempänäkin

Ti, 11/21/2017 - 14:22 Jarmo Korteniemi
Kuva: Hubble / ESA / NASA

Vastikään löydetty pitkä asteroidimainen 'Oumuamua on lyhyellä vierailulla Aurinkokunnassamme. Tutkijat arvioivat nyt, että lähettyviltämme saattaa koko ajan viuhua useita muitakin vastaavia kappaleita, vaikkei niitä olekaan vielä havaittu. Muutakin tähtienvälistä tavaraa läheltämme kyllä löytyy.

400-metrinen tähtienvälinen matkalainen 'Oumuamua on pikavisiitillä Aurinkokunnassa. Kappale löydettiin runsas kuukausi sen jälkeen, kun se oli ohittanut Auringon hyvin läheltä. Huimalla nopeudellaan se poistuu Aurinkokunnan sisäosista vuodessa ja Auringon vaikutuspiiristä muutamassa tuhannessa vuodessa.

Tutkijat arvelevat, ettei 'Oumuamua ole mikään outo ja ihmeellinen poikkeus, vaan se ensimmäinen havaittu kappale aiemmin tyystin huomaamattomasta ryhmästä.

Laskelmien mukaan vastaavan kokoinen järkäle saattaa hyvinkin kulkea Aurinkokunnan sisäosien läpi noin kerran vuodessa. Ne ovat tähän asti jääneet huomaamatta tummuutensa ja nopean ohituksensa vuoksi. Nykylaitteistojen tarkkuus ja kattavuus alkaa kuitenkin olla riittävän hyvä, että sellaisia tulee jäämään havaintohaaviin vielä (lähi)tulevaisuudessakin.

Hieman pienempiä, sadan tai parinsadan metrin levyisiä tähtienvälisiä kulkijoita taas saattaa viuhua ympärillämme aivan alituiseen.

Laskelmia tukevien havaintojen tilasto on tosin vielä varsin köykäinen. Siinä kun on vain yksi tietue, 1I/'Oumuamua.

Törmäysvaara

Tarkoittaako tähtienvälisten kappaleiden löytyminen sitä, että ne nostavat myös törmäyksen riskiä ihan täällä meilläkin? Täytyykö niistäkin olla huolissaan, kaikkien tuhansien "oman takapihan" tavallisten asteroidien ja komeettojen lisäksi?

Yksinkertainen vastaus on sekä kyllä että ei. Mikään ei estä yksittäisen tähtienvälisen kappaleen päätymistä törmäyskurssille. Mutta niiden populaatio on kuitenkin niin harva, ettei se nosta törmäyksen tilastollista todennäköisyyttä kuin hyvin niukasti.

Tapahtuneista törmäyksistäkin voi päätellä jotain. Maassahan törmäyskraatterit tuhoutuvat nopeasti, mutta muilla kiviplaneetoilla ja kuissa jäljet näkyvät hyvin. Mikä tärkeintä, nykyiset mallit selittävät nähdyt kraatterimäärät erittäin hyvin. Jos interstellaariset törmääjät todella olisivat merkittävä osa törmääjäpopulaatiota, niiden synnyttämät kraatterit aiheuttaisivat ongelman. Kraattereita olisi enemmän ja ne olisivat osaksi havaittua suurempia. Huomattavasti suuremman nopeutensa vuoksi tähtienväliset kappaleet nimittäin toisivat muassaan suuremman kineettisen energian ( E = ½·m·v2 ) ja aiheuttaisivat siksi monin verroin enemmän tuhoa paikallisiin asteroideihin verrattuna. Siksi malleihin olisi pitänyt tähän asti tehdä toistaiseksi selittämättömiä korjauksia – mutta sellaisia ei ole juuri tarvittu.

Avaruudesta pudonneita pienempiäkin kiviä (eli meteoriitteja) on tutkittu kymmeniä tuhansia, eikä niiden joukosta ole löytynyt ainuttakaan tähtienvälisen kulkijan palasta. Sellaisen voisi erottaa oman Aurinkokuntamme tuotoksista kemiallisesti. Toisen tähden kiertolainen omaisi erilaiset rakennusaineiden isotooppisuhteet, ja mineraalikoostumuskin saattaisi olla himpun verran toisenlainen, sillä saatavilla olevien aineiden kirjo olisi voinut olla erilainen.

(Sivuhuomautus: Joidenkin meteoriittien rakenteesta kyllä löytyy tähtienvälisiä hitusia ja jyväsiä. Niihin tallettunut aines on kuitenkin sitä samaa tähtienvälistä pölypilveä mistä itsekin olemme rakentuneet. Nuo osuvammin ns. "presolaariset jyväset" nimittäin syntyivät ennen Aurinkoa ja kertovat siksi ikinomasta historiastamme.)

Jotain ihan oikeasti tähtienvälistä materiaakin olemme kuitenkin jo onnistuneet keräämään. Stardust-luotain keräsi 2000-luvulla avaruuslennollaan pölyhiukkasia ja toi niitä analysoitavaksi Maahan. Osa niistä oli tullut jostain Aurinkokunnan ulkopuolelta.

Mutta ei kosmista tavaraa kannata kuitenkaan lähteä aina turhan kaukaa hakemaan. Toiset tutkimukset ovat nimittäin osoittaneet, että Maan ilmakehään tippuvista mikrometeoriiteista selvä osa on todella kotoisin hyvin kaukaa tähtienvälisestä avaruudesta. Ja tuota "eksottista tavaraa" voi hyvinkin löytää ihan mistä vain, vaikkapa omalta takapihalta.

Lähteet: Love ja kumpp. (Icarus 1994),Westphal ja kumpp. (Science 2014), Genge ja kumpp. (Geology 2017), Meech ja kumpp. (Nature 2017)

Otsikkokuva: Hubble / ESA / NASA

Komeetat töhrivät Merkuriusta!

Ma, 03/30/2015 - 15:18 Markus Hotakainen

Tutkijat ovat päässeet kosmisen vandalismin jäljille. Yksi Merkuriuksen arvoituksista on sen tumma pinta. Vaikka lähinaapurimme Kuu, joka muistuttaa monin tavoin Merkuriusta, heijastaa keskimäärin vain 12 prosenttia siihen lankeavasta valosta, Aurinkokunnan sisin planeetta on vielä tummempi.

Kuun ja muiden Aurinkokunnan kaasukehättömien kappaleiden pintaa tummentaa jatkuva mikrometeoriittien ja aurinkotuulen hiukkasten pommitus. Ne saavat aikaan ohuen raudan nanohiukkasten muodostaman kerroksen, joka heijastaa kehnosti valoa.

Merkuriuksesta tehtyjen spektrihavaintojen perusteella sen pinnalla on hyvin vähän nanorautaa, ei läheskään riittävästi selittämään planeetan tummuutta. Tuoreen tutkimuksen mukaan selitys saattaakin olla komeetoissa: ne kylvävät Merkuriuksen pinnalle hiiltä.

Merkuriuksen kiertoradan tienoilla Aurinkoa lähestyvät komeetat alkavat murentua vauhdilla. Niistä irtoavan pölyn massasta voi jopa neljäsosa olla hiiltä. Megan Bruck Syal laski mikrometeoriittipommituksen arvioidun voimakkuuden perusteella, kuinka paljon Merkuriuksen pinnalle on miljardien vuosien kuluessa kertynyt komeetoista irronnutta hiiltä. Tuloksen mukaan Merkuriuksen pintamateriaalissa on hiiltä 3–6 prosenttia.

Seuraavaksi tutkijoiden oli selvitettävä, kuinka paljon moinen määrä hiiltä tummentaisi Merkuriuksen pintaa. Sitä varten NASAn Ames-tutkimuskeskuksessa olevalla "tykillä" singottiin pieniä ammuksia Kuun basalttia muistuttavaan kiveen yli 25 000 kilometrin tuntinopeudella eli noin seitsemän kilometrin sekuntinopeudella.

"Käytimme mallina Kuun basalttia, sillä halusimme tehdä kokeen jollakin valmiiksi tummalla aineella ja katsoa, saisimmeko muutettua sen vielä tummemmaksi", toteaa tutkimukseen osallistunut Peter Schultz.

Oleellinen osa koejärjestelyä oli tutkijoiden "mutkikkaaksi orgaaniseksi yhdisteeksi" luokittelema aine – eli sokeri. Sen tarkoitus oli jäljitellä komeetoissa havaittuja yhdisteitä. Suurella nopeudella tapahtuneissa törmäyksissä sokeri kärysi ja siitä irtosi hiiltä.  

Saatujen tulosten perusteella törmäysten synnyttämät pienet hiilihiukkaset sekoittuivat kuumuuden sulattamaan kiviainekseen. Kun tummennetun pinnan heijastuskyky mitattiin, se jäi alle viiden prosentin. Merkuriuksen tummimmat alueet heijastavat valoa suunnilleen saman verran.

Mielenkiintoista oli myös se, että laboratoriossa kaltoin kohdeltua pintaa peittävä hiili ei näkynyt spektrimittauksissa. Sekin sopii yksiin Merkuriuksesta tehtyjen havaintojen kanssa, sillä spektroskopian keinoin ei ole pystytty selvittämään syytä planeetan tummaan olemukseen.

Tutkijoiden mukaan pienet hiilihiukkaset ovatkin kuin näkymätöntä maalia. Komeetat ovat töhrineet sillä Merkuriusta kenenkään huomaamatta vuosimiljardien ajan.

Tutkimuksesta kerrottiin Brown-yliopiston uutissivuilla ja se ilmestyi tänään Nature Geoscience -lehdessä (maksullinen).

Kuvat: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington / Ames