Wild 2 -komeetan pölyä saatiin Nasan Stardust-luotaimen paluukapselissa maahan tammikuun puolivälissä. Nyt pölyhippuset on alustavasti tutkittu, ja tähtitieteilijät riemuitsevat uudesta mysteeristä: jäisessä komeetassa oli mukana sellaista ainetta, joka on syntynyt polttavassa kuumuudessa.



Sisältö jatkuu mainoksen alla

saatiin Nasan Stardust-luotaimen paluukapselissa
maahan tammikuun puolivälissä. Nyt pölyhippuset on alustavasti tutkittu,
ja tähtitieteilijät riemuitsevat uudesta mysteeristä: jäisessä komeetassa
oli mukana sellaista ainetta, joka on syntynyt polttavassa kuumuudessa.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Julkaistu Tiede-lehdessä 4/2006



Asiat eivät suju paremmin saduissakaan, hehkutti Yhdysvaltain avaruushallinnon Nasan tutkija Tom Duxbury voitonriemuisena pari vuotta sitten. Silloin Stardust-luotain oli juuri ohittanut Komeetta Wild 2:n ja kerännyt tuomisiksi sen pölyä kapseliinsa.

Luotain oli kaukana Marsin radan tuolla puolen. Muistan ajatelleeni kärsimättömästi, että kapselin sisältö selviää vasta yli kahden vuoden kuluttua. Vielä malttamattomampi olisin ollut, jos olisin tiennyt, että näyte sisältää todellisen yllätyksen.

- On kiehtovaa, että löydämme korkeissa lämpötiloissa muodostuneita mineraaleja aurinkokunnan kylmimmän kolkan aineesta, hehkuttaa Stardustin vastaava tutkija Donald Brownlee Nasan tiedotteessa.


Matkalla monta haastetta

Stardust-luotain oli kalifornialaistutkija Peter Tsoun visio, jonka toteuttamiseksi hän ja Brownlee ja monet muut tutkijat ja insinöörit työskentelivät parikymmentä vuotta.

Näytteenhakumatka olikin mutkikas operaatio. Noin neljänsadan miljoonan kilometrin päässä viilettävää viisikilometristä komeettaa ei ollut helppo kohdata, mutta varsinainen haaste oli paluukapseli. Sen piti selviytyä useasta kiperästä tilanteesta: laukaisusta, komeetan ohituksesta, ilmakehään palaamisesta ja Maahan mäjähtämisestä. Vaikeusastetta kasvatti vielä komeetan nopeus.

Kohtaamispaikka oli laskettu tarkasti, sillä Wild 2:n haluttiin pyyhältävän Stardustin ohi niin, että komeetan ytimestä irtoavien hiukkasten nopeus luotaimeen nähden olisi mahdollisimman pieni. Muuten hiukkasia olisi ollut mahdotonta vangita keräimeen, joka odotti lastiaan Stardustin paluukapselissa.


Geeli pysäytti hiukkaset

Auringon likelle tulevien komeettojen pölyä sataa jatkuvasti jonkin verran ilmakehään. Nasa kerää tätä pölyä rutiininomaisesti muun muassa korkealla lentävillä lentokoneilla. Tutkijoita kuitenkin kiinnostavat ennen kaikkea neitseelliset hiukkaset, joita vuorovaikutus ilmakehän hiukkasten kanssa ei ole "pilannut".

Stardust-hankkeen suunnittelijoiden haasteena oli kehittää laite, jolla komeetan ytimestä irtoavat hiukkaset saadaan kerätyiksi vahingoittumattomina. Hitaimmassakin mahdollisessa kohtaamisessa hiukkaset näet iskeytyvät keräimeen useita kertoja nopeammin kuin kiväärin luoti maaliinsa.

Törmäys muuttaa helposti hiukkasten muotoa ja kemiallista koostumusta. Siksi ne on hidastettava, mutta ilman äkkijarrutusta.

Oli Tsoun idea päällystää Stardustin keräin aerogeelillä (ks. Tiede 2000 1/2000, s. 14). Se on maailman kevyintä kiinteää ainetta, 99,8-prosenttisesti ilmaa. Aerogeeliin iskeytyessään hiukkanen hidastuu hellävaraisesti vähitellen.


Tulivuorimineraali yllätti

Voit kuvitella, miten hankkeen tutkijat ja insinöörit hengähtivät helpotuksesta, kun Stardust viimein vuosien odotuksen jälkeen pudotti paluukapselin Utahin autiomaahan. Hyvin säilyneeseen aerogeeliin oli tarttunut tuhansia pikkuriikkisiä hiukkasia.

Komeetan ainetta odotettiin innolla, sillä se kertoo koko aurinkokunnan historiasta. Planeetat, asteroidit ja komeetat ovat näet syntyneet samasta, nuorta Aurinkoa ympäröineestä pöly- ja kaasukiekosta, komeetat kaukana kiekon viileillä ulkolaidoilla.

Silti tuliaisista löytyi kuumassa muodostuneita aineita, kuten oliviinia. Maapallolla sitä esiintyy tuliperäisissä kivilajeissa: esimerkiksi Havaijin rantojen vihreässä hiekassa. Oliviini on yksi universumin yleisimmistä mineraaleista, mutta sitä ei olisi odottanut löytyvän jäisestä komeetasta.

Keräin oli poiminut myös alumiini- kalsium- ja titaanipitoisia mineraaleja, joiden synty niin ikään edellyttää kuumuutta. - On selvää, etteivät nämä aineet muodostuneet jäisen ja kylmän komeetan sisällä, Brownlee korostaa New Scientist -lehdessä.


Kaksi selitystä

- Moni uskoo, että oliviinikiteet syntyvät lasista, joka kuumenee tähtien liepeillä, Brownlee sanoo. Mutta miksi oliviinia olisi komeetta Wild 2:ssa, joka muodostui 4,6 miljardia vuotta sitten jossain Neptunuksen radan takana?
Wild 2 huomattiin 1970-luvun lopulla sen jälkeen, kun se oli törmätä Jupiteriin. Jupiterin vetovoima sinkosi sen lähemmäs meitä ulottuvalle reitille. Sitä ennen se oli vaeltanut vielä nykyistä kylmemmässä.

Brownlee ehdottaa kahta selitystä Wild 2:n kuumien tuliaisten alkuperäksi:
Voi olla, että oliviinikiteet syntyivät Auringon liepeillä ja nuoren Auringon rajut purkaukset syöksivät ne aurinkokunnan laidoille ennen komeettojen syntyä.

Toinen mahdollisuus on se, että löydetyt mineraalit muodostuivat muiden tähtien lämmössä ja ajautuivat jollain lailla tänne. Olisiko planeettakuntamme siis monen tähden tuotos? Ja kuinka suuri osa siitä olisi "vierasta" ainetta?


Vastaus laboratoriosta

Kumpi kahdesta selityksestä on oikea, vai onko kumpikaan?

- Jos kyse olisi perinteisestä tähtitieteestä, meidän olisi pakko lopettaa tähän, Brownlee sanoo. - Mutta nyt meillä on näytteitä, jotka tulevat ratkaisemaan mysteerin.

Ensimmäiseksi selvitetään näytteen atomien isotoopit. Eri tähtien ympärille syntyy nimittäin erilainen isotooppijakauma. - Tiedämme vastauksen muutaman viikon tai muutaman kuukauden kuluttua, Brownlee ennustaa Science-lehden nettisivuilla.


Palstan pitäjä Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.



Lisätietoja:
http://stardust.jpl.nasa.gov/home/index.html


Vain muutamaa komeettaa tutkittu läheltä






























































Komeetta Luotain/Lähettäjä Kohtaamisvuosi
Halley

Vega 1 ja 1/
Neuvostoliitto


1985 ja 1986,
1986


Ohitti.

Halley

Sakigage/
Japani


1986


Ohitti.

Halley

Giotto / Euroopan
avaruusjärjestö Esa


1986


Ohitti, ja alus jäi lepotilaan
odottamaan toista komeettaa

Halley

Suise/Japani


1986


Ohitti.

Giacobini-Zinner

ICE / Yhdysvaltain
avaruushallinto Nasa


1985

Grigg-Skjellerup

Giotto/Esa


1992

Hyakutake

Near/Nasa


1996

Borrellyn

Deep Space 1 / Nasa


2001

Ohitti.

Deep Impact / Nasa


2005


Stardust/Nasa


2004

Tsurjumov-
Gerasimenko

Rosetta/Esa


2014

Matkalla.
Sisältö jatkuu mainoksen alla