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.

Irlannissa ja Skotlannissa on parhaillaan hieman tuulista, mutta kovatkaan maanpäälliset tuulet eivät ole mitään verrattuna WASP-127b:n suihkuvirtauksiin.

Kansainvälinen tutkijaryhmä on tarkkaillut WASP-127b:n kaasukehää vuodesta 2016 alkaen, ja ryhmä julkaisi 20. tammikuuta Astronomy & Astrophysics -julkaisussa työnsä tuloksia. 

Tutkijat mittasivat ESO:n VLT:n CRIRES+ -spektrometrin avulla isäntätähden valon kulkua planeetan ylemmän ilmakehän läpi, jolloin he pystyivät päättelemään se koostumusta. WASP-127b:n kaasukehässä on selvästi vedenhöyryä ja hiilimonoksidia.

Kun näiden liikettä kaasukehässä pyrittiin selvittämään, olivat tulokset aluksi hyvin omituisia:  spektrissä oli kaksi huippua. Hyvin todennäköisesti kyse on doppler-siirtymästä, eli vesihöyry ja hiilimonoksidi liikkuvat kaasukehässä meitä kohden ja poispäin. 

Tämän voi selittää parhaiten kaasujättiläisen päiväntasaaja-alueella puhaltavilla , todella nopeilla suihkuvirtauksilla.

Lisa Nortmann, Göttingenin yliopiston tutkija Saksassa ja tutkimuksen pääkirjoittaja toteaa ESO:n tiedotteessa, että tuulen nopeus on 9 km/s eli noin 33 000 km/h). Kaasu virtaa planeetan kaasukehässä siis kuusi kertaa nopeammin kuin planeetta pyörii. 

"Tämä on jotain, mitä emme ole nähneet aiemmin," sanoo Nortmann. 

"Kyseessä on nopein koskaan mitattu tuuli. Vertailun vuoksi: nopein omassa aurinkokunnassamme mitattu tuuli on Neptunuksella, missä tuulen nopeus on 'vain' 0,5 km/s (1800 km/h)."

WASP-127b on kaasujättiläinen, joka kiertää yli 500 valovuoden päässä Maasta sijaitsevaa WASP-127 -tähteä. Todennäköisesti planeetta on vuorovesilukittu, eli se planeetta pyörii oman akselinsa ympäri samaa tahtia kuin se kiertää tähteään.

Planeetta on hieman suurempi kuin Jupiter, mutta on massaltaan vain murto-osa Jupiterista. 

Suihkutuulien lisäksi tutkijat havaitsivat, että planeetan navat ovat viileämpiä kuin muu planeetta. Tämä ei ole yllättävää, kuten ei myöskään pieni lämpötilaero aamu- ja iltapäiväpuolten välillä.

Jännää sen sijaan on se, että vain pari vuotta sitten eksoplaneetoista pystyttiin määrittämään juuri ja juuri niiden massa ja rata tähtensä ympärillä, mutta nyt tähtitieteilijät pääsevät mittaamaan monia yksityiskohtiakin niistä. Kuten selvittää niiden kaasukehässä olevia tuulia.

Toistaiseksi tarvittavat spektrometrit ja mittalaitteet ovat vielä niin suuria, että ne voidaan asentaa vain maanpäällisiin, suuriin teleskoopppeihin. Avaruusteleskoopeilla on monia etuja, mutta tässä suhteessa edes suuri JWST ei kykene lähellekään samaan havaintotarkkuuteen.

(Otsikkokuvassa on taiteilijan näkemys pilvien peittämästä WASP-127b -eksoplaneetasta. Kuva: ESO / L. Calçada) 

Pasaatituuli on ns. hepoasteilta kohti päiväntasaajaa puhaltava säännöllinen tuuli ja käytännössä näkyvin planetaarisen tuulijärjestelmän tuulista. Coriolis-ilmiö aiheuttaa sen, että tuulet pyrkivät pohjoisella pallonpuoliskolla kääntymään kulkusuunnastaan oikealle ja eteläisellä pallonpuoliskolla kulkusuunnastaan vasemmalle.

Ilmiö perustuu siihen, että päiväntasaajan kohdalla pallo pyörii huomattavasti nopeammin kuin napa-alueilla. Pohjoisella pallonpuoliskolla tuuli kääntyy pohjoisesta, jolloin sitä kutsutaan koillispasaatiksi, ja eteläisellä puoliskolla tuulee taas etelästä, seurauksena nimitys kaakkoispasaati.

Päiväntasaajan seudulla, missä Auringon säteily maapallolla on voimakkainta, lämmin ilma nousee ylös ja kääntyy korkealla virtaamaan pohjoiseen tai koilliseen päiväntasaajalta. Ilmamassat viilenevät matkallaan ja laskeutuvat alas noin 30:n asteen kohdalla pohjoista ja eteläistä leveyttä. Näille alueille syntyy hepoasteiksi nimitetty korkeapaineen alue. Täältä ilma kääntyy virtaamaan pasaatituulina alemmilla korkeuksilla takaisin kohti päiväntasaajan matalapaineen alueita. Tätä kiertoliikettä nimitetään Hadleyn soluksi.

Pasaatituulten nopeus on noin 5-10 m/s ja merenkulkijat ovat kautta aikojen käyttäneet niitä hyväkseen purjehtiessaan mantereelta toiselle. Pasaatituulen englanninkielinen nimi tradewind voidaan kääntää joko "vakaa tuuli" tai "kauppatuuli", koska ne ovat olleet purjealusten ajalla mannertenväliselle kaupalle erittäin tärkeitä.

Kuva ja tekstipohja ovat Wikipediasta.

Kuvan kivi on kuuluisuus: Árbol de Piedra, "Kivinen puu", joka sijaitsee Eduardo Avaroan suojelualueella Bolivian lounaisosassa lähellä Chilen rajaa.

Kyse on niin sanotusta tuulieroosiosta, eikä kyse ole vain suurella nopeudella vuosisatojen ajan puhaltavasta tuulesta, vaan myös tuulen mukana lentävästä hiekasta: hiekka hioo pitkän ajan kuluessa kiveä siten, että se muuttuu paikalla olevan ilmavirtauksen muotoiseksi.

Kuvan tapauksessa huomaa heti, että autiomaan pinnalla hiekkaa lentää enemmän kuin hieman korkeammalla, joten tuloksena on kummallisen näköinen sieni. 

Tuulieroosiota, eli eolista eroosiota on eniten kuivilla hiekkaisilla alueilla, joilla on hyvin vähän tuulta ja sen mukana lentävää hiekkaa hillitsevää kasvillisuutta sekä joilla on laajoja lakeuksia, joilla tuuli pääsee kunnolla puhaltamaan. Siis esimerkiksi aavikoilla. 

Itse asiassa monet hiekka-autiomaat ovat pääosin puhallettua kivikenttää, missä näkee hyvin ajan hampaan vaikutukset: kiviaines murenee pitkän ajan kuluessa eroosion vaikutuksesta pienemmiksi ja pienemmiksi hitusiksi, lopulta hiekaksi, ja se puolestaan auttaa rapauttamaan kallioita tuulen kanssa yhä enemmän.

Samoin monilla merten rannoilla on havaittavissa tuulieroosiota, mutta siellä myös vesi saa luonnollisesti aikaan eroosiota; näiden kummankin kalliota kuluttavan tekijän yhteisvaikutukset ovat myös hyvin jännän näköisiä – ja on hyvä aihe ihan omaan päivän kuvaansa joskus vastaisuudessa.

Merkkejä tuulieroosiosta on havaittu myös Marsin pinnalta, missä tosin eroosio on vähäisempää pienemmän ilman tiheyden vuoksi. Mutta vuosimiljoonien aikana puhaltavat hiekkamyrskyt ennättävät saamaan aikaan sielläkin myös eroosiota.

Päivitys / korjaus klo 15:30

Juttua kirjoittaessa kaksi kuvaa meni sekaisin, ja alun perin tekstin alussa kerrottiin Egyptissä sijaitsevasta tuurieroosiokivestä.

Kuvaksi valiutui kuitenkin jutun kirjoittamisen jälkeen bolivialainen kivi, mutta Egypti jäi edelleen tekstiin. Egytin "Valkoisessa erämaassa", Sahara el Beydassa, on varsin paljon tuulieroosion kaivertamia kiviä – kuten tämä: