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.
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
400-metrinen ja taiteilijan kuvassa lähes virtaviivaisen avaruusaluksen muotoinen kappale on juuri kulkemassa Aurinkokunnan läpi. Tutkijoiden mukaan kyse on asteroidimaisesta kohteesta, joka on puhdistunut kaikesta pölystä ja jäästä tähtienvälisessä avaruudessa.
Tasan kuukausi sitten tutkijat havaitsivat oudon kohteen Maan lähettyvillä mutta planeettojen tason yläpuolella. Aluksi se vaikutti nopealta asteroidilta tai ehkä sammuneelta komeettaytimeltä.
Radan tarkentuessa varmistui, että kyse oli jostain täysin uudentyyppisestä. Jostain, joka oli tullut tähtienvälisestä avaruudesta, ja oli jo palaamassa kovaa vauhtia sinne takaisin.
Se oli jo ehtinyt tehdä Auringon lähiohituksen syyskuun 9. päivä huimalla lähes 90 km/s nopeudella, ja vieläpä selvästi Merkuriuksen radan sisäpuolelta (noin 0,25 AU:n etäisyydeltä). Maan se taas oli ohittanut lokakuun puolessavälissä 25 miljoonan kilometrin etäisyydeltä.
Kohteelle annettiin havaijinkielinen nimi 'Oumuamua, joka tarkoittaa jotakuinkin "kaikkein ensimmäistä tiedustelijaa". Se löydettiin alunperin havaijilaisella Pan-STARRS 1 -teleskoopilla.
Euroopan eteläisen observatorion VLT-antennilla 'Oumuamuasta saatiin pian enemmän selville. Kappale on tummanpunainen, vähintäänkin 400 metrin pituinen ja ehkäpä vain vaivaisen 40 metrin levyinen. Pinta vaikutti olevan puhdasta kiveä tai metallia. Muoto on hyvin erikoinen, ainakin oman naapurustomme perusteella.
Kappaleen koko ja muoto saatiin selville harvinaisen voimakkaista kirkkausvaihteluista, jotka noudattavat tarkasti kappaleen 7,3 tunnin pyörimisaikaa. Tutkijat kertovat havainnoistaan tuoreessa Nature-artikkelissa.
Vaikka 'Oumuamuan muotoon ja kuvaukseen sopivia avaruusaluksia löytyykin tieteistarinoista vaikka kuinka monta, lienee kyse kuitenkin aivan luonnon muovaamasta järkäleestä.
Toisin kuin kaikilla tunnetuilla Aurinkokunnan kappaleilla, 'Oumuamualla ei näytä olevan pinnallaan minkäänlaista pölyä tai jäätä. Tämä käy ilmi sen spektristä. Värin ja pölyttömyyden tulkitaan johtuvan miljoonia vuosia jatkuneesta voimakkaasta kosmisten säteiden pommituksesta.
Alustavien laskujen mukaan järkäle on saapunut Aurinkokuntaan planeettojen kiertotason yläpuolelta jotakuinkin Vega-tähden suunnalta. 'Oumuamua ei kuitenkaan ole kotoisin Vegan kiertoradalta, sillä sen ollessa 300 000 vuotta sitten Vegan nykyetäisyydellä (runsaat 25 valovuotta), oli itse tähti ominaisliikkeensä vuoksi vielä aivan muualla. Tutkijat päättelevätkin, että 'Oumuamua on hyvinkin saattanut kiertää ympäri Linnunrataa täysin yksin satojen miljoonien vuosien ajan – ennen tätä pikavisiittiään Aurinkokunnassamme.
Tällä hetkellä järkäle kulkee kohti Pegasuksen tähdistöä hieman alle 40 km/s nopeudella. Noin sadan vuoden kuluttua se on ennättänyt 500–600 AU:n etäisyydelle Auringosta. Jahka 'Oumuamua viimein pääsee tähtienväliseen avaruuteen, se loittonee Auringosta enää "vain" 26 km/s.
Tutkijat jatkavat 'Oumuamuan seuraamista niin pitkälle kuin se vain näkyy, jotta radan yksityiskohtia saataisiin tarkennettua.
Alla video kappaleen lennosta Aurinkokunnassa (artikkeli jatkuu videon alla):
Kannattaa kuitenkin muistaa, ettei 'Oumuamua ole mitenkään ainutlaatuinen kappale. Tähtienvälisiä matkaajia on muitakin. Niitä löytyy paljon lähempää kuin saattaa ensialkuun arvatakaan.
'Oumuamua tunnetaan myös nimellä " 1I " (yksi-ii, yksi-interstellar) tai " 1I / 'Oumuamua". Se on ensimmäinen kappale Kansainvälinen tähtitieteellisen unionin IAU:n juuri lanseeraamassa "interstellar"-kategoriassa, joka on varattu selvästi tähtienvälisestä avaruudesta tuleville ja sinne saman tien sinkoutuville kohteille. Alkuperäinen asteroidiin viittaava nimi A/2017 U1 on siis historiaa.
'Oumuamuan nimen alussa oleva heittomerkki kuvaa peräkkäisten vokaalien väliin jäävästä paussista. Meillä moisia taukoja ei tarvitsisi erikseen merkitä, sillä ne tulevat luonnostaan, esimerkiksi lyhyt tauko o- ja a-kirjainten välissä sanottaessa "outo alieni".
Suomessa 'Oumuamuasta kertoi ensimmäisenä Tähdet ja Avaruus.
Lähde: ESO, Meech ja kumpp. (Nature, 2017)
Otsikkokuva: ESO/M. Kornmesser
Tänään on taas juhlapäivä: tänään vuonna 1981 Xerox-PARC -yhtiö esitteli ensimmäisen tietokonehiiren. Se tuli yleiseen käyttöön hieman myöhemmin Apple Lisa -tietokoneiden mukana, mutta monien yllätykseksi hiiren jäljet johtavat omenayhtiön sijaan sen naapurissa Kalifornian Piilaaksossa sijainneeseen Xerox-yhtiön tutkimuskeskukseen – ja hieman pidemmälle sekä kauemmaksi historiaan.
Päivän kuvassa on 1980-luvun alusta erilaisia hiiriä PARC-tutkimuskeskuksesta.
PARC eli Palo Alto Research Center, oli ja on nykyisin ennen kaikkea kopiokoneistaan tunnetun Xerox-yhtiön tutkimusyksikkö, missä pohdittiin 1960-luvulla innokkaasti sitä, miten tietokoneita voitaisiin käyttää helpommin. Tietokoneet olivat normaalisti jumppasalin kokoisia monstereita, joita käytettiin päätteillä tekstimuotoisia käskyjä ja ohjelmia kirjoittaen; se oli kaikkea muuta kuin kätevää ja nopeaa.
PARCin tutkijat kehittivät ensimmäiset graafiset käyttöliittymät, eli ohjelmistot, joiden avulla tietokoneita pystyttiinkin käyttämään kuvaruudulla olevia kuvia, ikoneita ja tekstejä osoittaen.
Käyttöliittymän suunnittelussa oli taustalla paljon ihmisen käyttäytymiseen ja fysiologiaan liittyvää tutkimustietoa, ja eräs olennaisimmista oli Ohion yliopiston psykologian professorin Paul Fittsin vuonna 1954 julkaisema tutkimus siitä, kuinka vaikeaa ihmiselle on osoittaa haluamaansa kohdetta annetussa tilassa.
Kyse ei ole vain siitä, kuinka kaukana kaksi perättäisissä tehtävissä tarvittavaa kohdetta on, vaan kokonaisuudesta, mihin vaikuttaa se miten osoitettavat kohteet on sijoiteltu, kuinka paljon niissä on tietoa ja kuinka helposti ne on hahmoteltavissa. Fitts kehitti eräänlaisen suorituskykyindeksin, jonka perusteella toimia voitiin mitata tarkasti, ja kun tätä sovellettiin tietojen osoittamiseen kuvaruudulla, niin tehokkaimmaksi tavaksi yrityksen ja erehdyksen kautta osoittautui kuvaruudulla oleva kursori, jota ohjattiin pöydän pinnalla eteen, taakse ja sivusuunnassa liikkuvalla kohdistinlaitteella, jossa oli valintanäppäimiä.
Luonnollisesti tärkeä osa käyttöliittymää oli myös se, miten tieto aseteltiin ja esiteltiin kuvaruudulla, mutta tämän tarinan kannalta olennaisinta oli se, että tavaksi osoitella kohteita valittiin nykyisen hiiren edeltäjä.
Xerox-PARCin kannalta hiiri oli kuitenkin vain oheislaite, joka vähän kuin varastettiin ARC-tutkimusyhtiön jäämistöstä. ARC oli perustajansa Douglas Engelbartin vetämänä tutkinut 1950-luvun lopulta alkaen pääosin Yhdysvaltain puolustushallinnon rahoituksella erilaisten asejärjestelmien ohjauskeskusten ergonomiaa ja soveltanut sitä mm. tietokonepäätteiden käytettävyyteen. Muun muassa NASA käytti yhtiötä avaruuslentojen ohjauskeskusten ja niissä olleiden tietokonepäätteiden suunnittelussa.
Osana tätä työtä kehitettiin erilaisia osoitinlaitteita. Eräs oli yksinkertaisesti pallo, joka pyöriteltiin kädellä, ja tietokone rekisteröi pallon liikkeet eri suunnissa. ARC ei suinkaan keksinyt tätä, vaan tällaisia oli käytössä ja kokeiltu eri puolilla jo aikaisemmin. Sen sijaan Engelbartin idea oli kääntää laite ikään kuin ylösalaisin ja korvata pallo kahdella rullalla, jotka pyöriessään mittasivat kuinka paljon osoitinta siirrettiin eri suunnissa. Päällä rullat sisältävässä laatikossa oli kytkin, jota painamalla käyttäjä saattoi valita kohteen kuvaruudulla. Pian hankalat rullat korvattiin pallolla ja laatikko muuttui pienemmäksi ja hieman käteen sopivammaksi.
Engelbart esitteli ”X–Y-asemaosoitin näyttöjärjestelmälle” -nimisen laitteensa vuonna 1968 ja sai sille patentin vuonna 1970. Tosin jo tuolloin laitetta kutsuttiin "hiireksi", koska se johtoineen ja painonappeineen toi mieleen eittämättä hiiren.
ARC:n graafisen käyttöliittymän ja "asemaosoittimen" tutkimusohjelma kuitenkin loppui lyhyeen, kun yhtiön rahoitus päättyi (osana Apollo-lentojen budjettileikkauksia) ja se myytiin yhtiölle, joka fuusioitiin pian McDonnell Douglas -ilmailuyhtiöön.
Ja samalla hiiri jäi unholaan, kunnes PARCin tutkija Stuart Card 1970-luvun lopulla keksi, että hiiri oli tietokoneen käytössä aivan yhtä tehokas kuin ihmisen käsi. Hänen johdollaan hiiren toimintaa kehitettiin paremmaksi ja käyttöliittymä sovellettiin hiirellä käytettäväksi.
Myös PARCissä graafisen käyttöliittymän kehittäminen jätettiin kesken vuoden 1981 jälkeen, koska sille ei tuntunut olevan kysyntää kankeassa ja insinöörivetoisessa suurtietokonemaailmassa. Uusi aika oli kuitenkin orastamassa jo tuolloin, sillä henkilökohtaiset tietokoneet kasvattivat suosiotaan. Ensin niitä tekivät vain harrastajat rakennussarjoista, jolloin koodaamaan tottuneet ja siitä nauttivat nörtit eivät osanneet kaivata hiirtä tai graafista käyttöliittymää, mutta kun tietokoneet tulivat muidenkin kuin harrastajien työkaluiksi, oli hiirestä suurta iloa.
Ensimmäisenä hiiren otti kaupalliseen käyttöön Apple Computer Lisa-mikrotietokoneessa vuonna 1983. Steve Jobs oli nähnyt hiiren sekä graafisen käyttöliittymän jo niiden ollessa tekeillä Xeroxilla ja ymmärsi heti, että ne olivat oikea tapa tehdä tietokoneista helppokäyttöisiä. Niinpä ne otettiin ensin kaupallisesti flopanneeseen Lisaan ja sen jälkeen vuonna 1984 tulleeseen, vallankumoukselliseen Macintoshiiin.
Microsoft puolestaan kopioi ideat vuonna 1985 esiteltyyn Windows-käyttöjärjestelmään, joka yhdessä IBM PC -tietokoneiden sekä niiden kloonien kanssa tekivät viimeistään hiirestä täysin arkipäiväisen kapineen, jota ilman ei (pöytä)tietokonetta oikein voi kuvitellakaan.
Ai niin, kuten tekniikan historiassa usein, on nyttemmin paljastunut myös muita, varhaisempiakin ajatuksia tietokonehiirestä: kanadalaiset Tom Cranston, Fred Longstaff ja Kenyon Taylor tekivät 1950-luvun alussa eräänlaisen hiiren, ja myös saksalainen Telefunken oli kehittänyt hiiren kaltaisen osoitinlaitteen 1960-luvulla.
Alla on kuitenkin vielä kuva Engelbertin ensimmäisestä, sympaattisesti puurakenteisesta hiirestä.
Vesi on kummallinen aine. Se voi esiintyä kolmessa eri olomuodossa samoissa olosuhteissa – tai ainakin melkein. Ja nyt eletään taas sitä vuodenaikaa, kun olosuhteissa tapahtuu alvariinsa veden olomuotoon vaikuttavia muutoksia.
Toki kaikilla aineilla on erilaisia olomuotoja, mutta veden tekee poikkeukselliseksi sen olomuotojen muuttuminen meille passeleissa ympäristöoloissa.
Aineelle voidaan määritellä niin sanottu kolmoispiste, jossa sen olomuoto muuttuu kiinteästä nesteeksi tai nesteestä kaasumaiseksi hyvin pienen paineen tai lämpötilan muutoksen seurauksena.
Vedellä tuo kolmoispiste on 0,01 celsiusasteen lämpötilassa (ja 0,006 baarin paineessa). Se ei välttämättä ole mukavin mahdollinen lämpötila meille ihmisille, mutta silti huomattavasti miellyttävämpi kuin esimerkiksi 4 700 celsiusastetta, jossa on hiilen kolmoispiste.
Meille tuttu lämpötila-asteikko, jonka ruotsalaisen Anders Celsius kehitti 1740-luvulla, perustuu juuri veden olomuodon muutoksiin tietyissä lämpötiloissa: nollassa celsiusasteessa vesi jäätyy (ja sulaa), sadassa celsiusasteessa se kiehuu (ja nesteytyy). Tosin Celsius käytti alkuun käänteistä asteikkoa, jossa veden sulamispiste oli sata astetta ja kiehumispiste nolla astetta.
Lämpötilan laskiessa nollaan celsiusasteeseen – siis nykyisellä celsius-asteikolla – vesi alkaa muodostaa jääkiteitä. Talvella jääkiteiden kasaumia sataa taivaalta lumena. Jää on vettä kevyempää, joten järvissä – tai vaikka pakkaseen jääneessä vesiämpärissä – kiteet nousevat pinnalle, jolloin ne tarttuvat toisiinsa ja muodostavat vähitellen yhtenäisen jääpeitteen. Ilmiö on tuttuakin tutumpi meille pohjoisten leveysasteiden asukkaille, jotka pystyvät osan vuotta kävelemään vaivatta vetten päällä.
Kun veden lämpötila nousee sataan celsiusasteeseen, vesimolekyylien liike on nesteessä niin rivakkaa, että niitä alkaa sinkoilla vedenpinnasta ilmaan. Jos ollaan tarkkoja, esimerkiksi teekattilasta nouseva "höyry", järvenpinnasta vilpoisaan kesäyöhön kohoava usva tai taivasta peittävät pilvet eivät ole vesihöyryä, vaan ne koostuvat pienenpienistä vesipisaroista. Vesihöyry on näkymätöntä.
Tietyissä olosuhteissa veden olomuoto voi muuttua myös kiinteästä kaasumaiseksi tai päinvastoin ilman nestemäistä välivaihetta. Jos ilmanpaine on hyvin alhainen, jää sublimoituu eli muuttuu suoraan vesihöyryksi.
Toisaalta vesihöyry voi härmistyä eli muuttua suoraan kiinteään olomuotoon. Ilmiö on tuttu talviaamuista, kun ilman vesihöyry on kuorruttanut auton ikkunat kuuralla. Ja ainakin juuri nyt se on tuttua myös kevätaamuista.
Erilaiset jääteokset ovat olleet viime aikoina muodissa, kun on haluttu esittää konkreettisesti ilmastonmuutosta. Suuri osa teoksista on varsin suoraviivaisia, eli tarkoitus on vain näyttää jään sulamista, mutta slovenialainen Aljaž Celarc on ottanut kiinnostavan askeleen eteenpäin.
Kyseessä on teos nimeltä In Vitro ja siinä on jääkimpale kauniisti tehdyssä lasikaapissa sulamassa.
Eikä ihan mikä tahansa kimpale: se tuotiin näyttelyyn Ranskan Alpeilta Bossonsin jäätiköltä, joka on eräs ilmastonmuutoksen pahiten uhkaamista jäätiköistä. Vuosisadan kuluessa se on vetäytynyt yli 500 metriä ylöspäin ja kutistunut samalla olennaisesti.
Jännittävää teoksessa on se, että jääpalasta sulava vesi otetaan talteen ja johdetaan tippumaan vieressä olevaan pakastimeen, missä sulavesi muodostaa uuden jääpalan. Pakkasessa on alkuperäisen jääpalan mukaan tehty muotti, joka muodostaa syntyvästä palasta alkuperäisen näköisen.
Kun esillä oleva jää on sulanut, vaihdetaan pakkasessa tuolloin jo valmiina oleva uusi jääpala sulaneen alkuperäisen tilalle.
Yksi sykli kestää 40 – 60 tuntia olosuhteista riippuen. Osa vedestä luonnollisesti karkaa höyrynä ilmaan ja varmaankin myös tippuu vetenä ohi putkien, joten vähitellen teos yksinkertaisesti katoaa. Tai siis teoksessa olennaisessa osassa oleva jää katoaa.
Taidekielellä ilmaisten Celarcin ideana on tutkia luonnossa olevan veden kiertoa ja siten "keskittyä luonnolliseen, koko ajan jatkuvaan uudelleensyntymän prosessiin".
In Vitro oli esillä viime vuonna Amsterdamissa Castrum Peregrini -galleriassa ja teoksen toinen versio, In Vitro II, oli esillä Sloveniassa.
Rotterdamissa valokuvausta ja Ljubljanassa maantiedettä sekä taiteita opiskelleen Celanchin muutkin teokset leikittelevät hauskasta tieteen ja taiteen välimaastossa. Esimerkiksi hiekanjyviä kuvaava Sands tuo mieleen tavan, jolla muun muassa Rosetta-luotain kuvaa komeettaytimestä irtoavia pieniä hitusia. Volcanoes esittelee puolestaan nimensä mukaisesti pienoiskokoisia tulivuoria.
Alla on vielä animaatio In Vitron sulavasta jääpalasta.
Lisätietoa Aljaž Celarcista ja hänen töistään on hänen webbisivuillaan.
Keskellä talvea tuntuu vähän pöljältä kehitellä uusia jään muotoja, kun vanhoistakin on ihan riittävästi riesaa.
Nebraskan yliopiston tutkijat ovat kuitenkin moiseen ryhtyneet ja onnistuneet luomaan veden 18. tunnetun kidemuodon – tosin vasta teoreettisesti.
Vuonna 2014 eurooppalaiset tutkijat loivat keinotekoisesti jäätä, jonka tiheys oli ennätyksellisen alhainen – 0,81 g/cm3 (tavallisen jään tiheys on 0,9167 g/cm3 nollassa celsiusasteessa) – mutta nyt hahmotellulla jäällä se on vielä 25 prosenttia pienempi.
"Teimme paljon laskelmia siitä, onko kyse vain harvasta jäästä vai peräti kaikkien aikojen harvimmasta jäästä", toteaa tutkimusta johtanut Xiao Cheng Zeng.
Zeng on aikaisemminkin tehnyt paljon jäähän liittyvää tutkimusta. Hänen löytöihinsä kuuluu esimerkiksi kaksiulotteinen "Nebraska-jää", joka tietyissä olosuhteissa jäätyessään kutistuu, kun tavallinen jää laajenee.
Uusimmassa tutkimuksessa Zeng mallinsi ryhmänsä kanssa paine- ja lämpötilarajoja, joissa vesi jäätyisi tiettyyn kidemuotoon niin sanotuksi klatraatiksi. Häkkimäisen rakenteen on aiemmin arveltu olevan mahdollinen ainoastaan "vierasmolekyylien", esimerkiksi metaanin avulla. Zengin ryhmä totesi, että rakenne voi olla stabiili ilman ylimääräisiä molekyylejä.
Siis teoriassa. Käytäntö onkin toinen juttu. Laskelmien mukaan uudenlaista jäätä voi syntyä vain silloin, kun vesimolekyylit ovat suljetussa tilassa, jossa vallitsee hyvin suuri, ulospäin suuntautuva paine.
-23 pakkasasteessa vaadittu paine olisi noin neljä kertaa suurempi kuin Tyynenmeren syvimmissä kohdissa. Ja lämpötilan laskiessa paineen täytyy kasvaa vielä siitäkin. Lisäksi klatraatista pitäisi poistaa vierasmolekyylit tyhjiömenetelmällä.
Ihan heti uudenlaista jäätä, jolle on annettu nimeksi "Jää XVII", ei siis päästä käsin koskettelemaan.
Uudenlaisesta jäästä kerrottiin Nebraskan yliopiston uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Science Advances -tiedelehdessä.
Kuva: Yingying Huang and Chongqin Zhu
Viime vuoden elokuusta saakka Churyumovin-Gerasimenkon komeettaa lähietäisyydeltä tutkinut Rosetta-luotain on nyt selvittänyt, mitä komeetan pinnalla ja pinnan alla tapahtuu eri vuorokaudenaikoina.
Komeetta oli lähimpänä Aurinkoa vähän yli kuukausi sitten, 13. elokuuta, ja nyt se on taas etääntymässä siitä. Ydin on kuitenkin edelleen aktiivinen. Rosetta suuntasi VIRTIS-spektrometrin (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) komeetan "kaulalla" olevalle Hapi-alueelle. Sen kohdalla jäätä katoaa ja ilmestyy ytimen 12 tunnin mittaisen pyörähdyksen tahdissa.
"Löysimme mekanismin, joka tuottaa komeetan pinnalle uutta jäätä joka pyörähdyksellä. Se pitää komeetan 'elossa'", toteaa tutkimusta johtanut Maria Cristina De Sanctis.
VIRTIS-spektrometrillä tehtiin havaintoja neliökilometrin laajuisesta alueesta 12.-14. syyskuuta. Komeetta oli silloin noin 500 miljoonan kilometrin etäisyydellä Auringosta.
"Näimme tutkimuksen kohteena olleen alueen spektrissä selviä merkkejä vesijäästä, mutta ainoastaan silloin, kun osa siitä oli varjossa", De Sanctis kertoo. "Kun Aurinko paistoi samoille seuduille, jää oli kadonnut. Se osoitti, että vesijään esiintymisessä on jaksollinen vaihtelu, joka seuraa komeetan pyörimisliikettä."
Havaintojen perusteella pinnalla ja muutaman senttimetrin syvyydessä oleva vesijää sublimoituu eli muuttuu auringonpaisteessa vesihöyryksi, joka karkaa komeetasta. Kun alue joutuu ytimen pyöriessä pimentoon, pinta jäähtyy jälleen nopeasti.
Pinnan alla lämpötila pysyy kuitenkin riittävän korkeana, jotta jään sublimoituminen jatkuu. Vesihöyry kulkeutuu komeetan huokoisessa aineessa pinnalle, missä se härmistyy eli muuttuu taas jääksi. Näin pinnalle muodostuu yön aikana uusi kerros jäätä. Auringon noustessa kierros alkaa jälleen alusta.
"Teoreettisten mallien ja muista komeetoista tehtyjen havaintojen perusteella oletimme tällaisen vesikierron olevan kenties käynnissä, mutta kiitos Rosettan saimme Churyumovin–Gerasimenkon komeetasta sille todisteet", iloitsee Fabrizio Capaccioni, VIRTIS-spektrometrin päätutkija.
Tehtyjen mittausten perusteella oli mahdollista arvioida vesijään runsaus suhteessa muihin komeetan ytimessä esiintyviin aineisiin. Tutkitulla alueella vesijää muodostaa muutaman sentin paksuisesta pintakerroksesta 10–15 %.
Samalla selvisi, kuinka paljon tältä pieneltä alueelta vapautui vesihöyryä verrattuna koko komeetan "tuotantoon": noin kolme prosenttia. Vertailutiedot perustuvat mittauksiin, jotka on tehty Rosettan MIRO-mikroaaltoilmaisimella (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter).
"Rosetta pystyy seuraamaan komeetassa tapahtuvia muutoksia sekä lyhyillä että pitkillä aikaväleillä, joten odotamme innolla pääsevämme yhdistämään kaiken saamamme tiedon ja ymmärtämään paremmin tämän ja muidenkin komeettojen kehitystä", arvioi Rosettan päätutkija Matt Taylor.
Tuloksista kerrottiin ESAn uutissivuilla ja niitä esitellään myös Euroopan planeettatutkimuskokouksessa Nantesissa ensi viikolla. Tutkimus on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).
Kuva: ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/OBS DE PARIS-LESIA/DLR; M.C. De Sanctis et al (2015) // ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0
Lento yli Englannin kanaalin on nyt tehty myös sähkölentokoneella. Airbusin E-Fan taittoi tänään Didier Esteynen ohjaamana 37 kilometriä pitkän matkan Lyddistä Englannin puolelta kaakkoon Calais'n lentokentälle noin 37 minuutissa.
Airbus olikin tehnyt lennosta korkeaprofiilisen PR-tempauksen, sillä hyvässä säässä leppoisasti lennellen koneella ei ollut minkäänlaisia vaikeuksia hypätä Kanaalin yli ja sen akuissa oli runsaasti sähköä jäljellä lennon jälkeen.
Lento sai kuitenkin yllättävän käänteen, kun ranskalainen pilotti Hugues Duval ennätti lentämään matkan jo edellisenä iltana pienellä sahkököyttöisellä MC15E Cri-Cri -koneella.
Lennosta kertoi mm. The Telegraph. Lento ei nähtävästi ylettynytkään yli Kanaalin, vaan kone palasi pian takaisin.
Airbus oli lopulta siis ensimmäinen, mutta ei ilman lisädraamaa: slovenialainen lentokoneenvalmistaja Pipistrel oli aikeissa tehdä Kanaalilennon jo aiemmin samalla viikolla, mutta Airbusin kanssa E-Fan -hankkeessa mukana moottorivalmistajana oleva Siemens esti kuitenkin lennon erittäin epäurheilijamaisella tavalla kieltämällä moottorinsa käytön Pipistreliltä. Kerroimme tästä edellisessä jutussamme tästä aiheesta.
Kanaalilento onkin kiinnostava lähinnä historiallisessa mielessä, sillä ensimmäisen kerran yli Kanaalin lennettiin 25. heinäkuuta 1909. Louis Blériot'n lento Blériot XI -koneella oli oikeasti vaarallinen ja rohkea, ja viitoitti tietä ilmailun tulevaisuuteen. Nyt sähkölento oli lähinnä näytösluontoinen.
Sähköllä toimivat lentokoneet ovat tulossa, ja muutamat valmistajat ovat tekemässä ja jo markkinoimassa sähkökoneitaan. Airbusin tytäryhtiö Voltair on aloittamassa E-Fanin pohjalta tehdyn kaksipaikkaisen koneen sarjatuotannon vuonna 2017 ja sitä seuraa suurempi nelipaikkainen versio vuonna 2019.
Ensimmäisenä toimituksiin ennättänee kuitenkin Pipistrel, mutta sen koneet ovat pienempiä ja kevyempiä kuin Airbusin suunnittelemat.
Naapuriplaneetallamme ei ehkä sittenkään ole koskaan lainehtinut vettä. Vastikään julkaistun tutkimuksen mukaan kahdesta vaihtoehtoisesta ilmastomallista – lauhkea ja kostea (kuvan vasen maailma) tai kylmä ja kuiva – ankeampi vaikuttaa todennäköisemmältä.
Mars on ollut mahdollisesti jo vuosimiljardeja sitten hyvin kolea maailma. Lämmintä ajanjaksoa ei ollutkaan, pohjoista pallonpuoliskoa ei peittänyt laaja meri eivätkä jokilaaksot syntyneet sateiden seurauksena vaikka moinen ajatus on viime aikoina tullut yhä suositummaksi.
Robin Wordsworthin johtama ryhmä tutki Marsin kaasukehän virtausmallin avulla erilaisia vaihtoehtoja veden kiertoliikkeelle 3–4 miljardia vuotta sitten.
Yhdessä versiossa Marsin oletettiin olleen lämmin ja vetinen maailma, missä keskilämpötila olisi ollut noin 10 celsiusastetta, ja toisessa jäätävän kylmä keskimääräisen lämpötilan laskiessa 48 pakkasasteeseen.
Tutkijaryhmän mukaan kylmä malli sopii paremmin yhteen Auringon kehityshistorian ja Marsin akselin kaltevuuden menneiden vaihteluiden kanssa. Koska Mars on kauempana Auringosta kuin Maa, se saa tällä hetkellä noin 43 prosenttia Maahan lankeavasta Auringon säteilyenergiasta.
Nuoren Auringon arvellaan olleen 25 prosenttia nykyistä himmeämpi, joten lämpöä oli tarjolla varsin niukalti. Lisäksi se kohdistui suurelta osin Marsin napaseuduille, sillä planeetan pyörimisakseli oli ajoittain sen kiertoradan tasossa.
Silloin nykyisin navoilla olevat jäätiköt olivat päiväntasaajan seutuvilla, missä on suurin osa veden uurtamista pinnanmuodoista. Kylmä malli näyttäisi siis selittävän – hieman yllättäen – paremmin myös veden jättämät jäljet.
Lämmin malli vaatii paljon enemmän epätodennäköisiä olettamuksia. Vaikka otettaisiin huomioon muinaisen Marsin tiheämpi kaasukehä sekä pilvien, pölyn ja kasvihuoneilmiön lämmittävä vaikutus, on kosteaa ja lämmintä ajanjaksoa hyvin vaikea selittää.
Vaikka lämmintä mallia muokattiin siten, että Marsista kehittyi "väkisin" lauha maailma, sillä ei pystytty saamaan aikaan jokiuomien muodostamia verkostoja eikä myöskään niiden keskittymistä päiväntasaajan seuduille.
Mikäli Mars todella olisi ollut lämmin paikka, ilmastomallin mukaan sateita olisi ollut eniten Arabian ja Hellaksen alueilla, missä veden kovertamia laaksoja ei juuri näy. Sen sijaan seuduilla, joilla niitä on runsaasti, sademäärät olisivat jääneet alle kymmenesosaan Arabian ja Hellaksen vastaavista.
Kylmä mallikaan ei silti ole täydellinen. Vaikka sen mukaan jäätä on aikoinaan kertynyt alueille, joille vesi on jättänyt kiistattomat jälkensä, jonkin tekijän on täytynyt aiheuttaa jään sulamista. Hyvinä kandidaatteina pidetään asteroidien törmäyksiä ja vulkaanista toimintaa, jotka olisivat saaneet aikaan lämpötilan nousun lyhytaikaisesti ja paikallisesti.
Kulkijoiden ja kiertolaisten välittämien tietojen perusteella tiedetään, että muinaisessa Marsissa oli järviä. Mutta kuinka pitkäikäisiä ne olivat? Esiintyikö niitä ajoittain vai pidempään? Ja edellyttikö jokilaaksojen synty sateita vai muodostuivatko ne tosiaan pelkästään lumen ja jään sulaessa?
Kysymyksiä siis riittää edelleen.
Tutkimuksesta kerrottiin AGU:n (American Geophysical Union) uutissivuilla ja se on julkaistu Journal of Geophysical Research – Planets -tiedelehden verkkoversiossa (maksullinen).
Kuva: Robin D. Wordsworth
Tutkijat ajelehtivat tutkimusalus Lancen mukana kuusi kuukautta jäiden mukana Pohjoisella jäämerellä. Ilmatieteen laitoksen Jari Haapala oli mukana tammi-helmikuussa 2015.
Video: Ilmatieteen laitos
Copyright © 2012-2026 Tiedetuubi - All rights reserved