tiistai 11. lokakuuta 2016

MARS – PUNAINEN PLANEETTA

Mars lienee aurinkokuntamme kiinnostavin planeetta tällä hetkellä. Suurin syy tähän on tietysti tavoitteena olevat miehitetyt lennot sen pinnalle lähitulevaisuudessa. Hurjimmat visiot tavoittelevat ensimmäisiä lentoja jo 2020-luvulla eli vain 10 vuoden päästä. Teknisiä haasteita on kuitenkin ratkaistava ennen tätä ja on hyvinkin mahdollista, että lennot tulevat viivästymään useita vuosia. Kiinnostavia uutisia Marsin pinnalta on saatu kuitenkin runsaasti jo viime vuosina, kun Mars-mönkijät ovat lähettäneet meille tietoa planeetan olosuhteista. Odottavan aika on kuitenkin pitkä, joten ajan kuluksi voimme tutustua hieman tarkemmin tämän punaisen planeetan ominaisuuksiin ja tutkimushistoriaan.

Avaruusteleskooppi Hubblen kuvassa Marsin pinnan yksityiskohdat näkyvät selvästi.
Image credit: NASAESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), J. Bell (ASU), and M. Wolff (Space Science Institute)

Mars on yksi niistä viidestä planeetasta, jotka on tunnettu jo esihistoriallisella ajalla. Planeetoiksi nämä taivaankappaleet paljastuivat niiden näennäisen liikkeen vaikutuksesta muiden tähtien suhteen. Yksityiskohtiahan mistään planeetasta ei voi nähdä Maan pinnalta ilman optisia apuvälineitä. Jo babylonialaiset kirjasivat kuitenkin ylös Marsin liikettä ja kirkkauden vaihtelua. Sen nykyinen nimi on puolestaan peräisin roomalaisilta, jotka jo tuolloin antoivat planeetalle erityisaseman, sodan jumala Marsin mukaan. Lieneeköhän nimityksen vaikuttimena ollut Marsin toisinaan selvästikin näkyvä verenpunainen väri. Marsin varsinainen tutkimus käynnistyi 1600-luvulla optisten apuvälineiden eli lähinnä kaukoputken kehittyessä. Jo Galileo Galilei katsoi vuonna 1610 Marsia omalla alkeellisella kaukoputkellaan, mutta hän ei siitä vielä yksityiskohtia erottanut. 1600-luvun edetessä alkoivat ensimmäiset yksityiskohdat Marsin pinnalta vihdoin erottua. 1650-luvun puolivälin tienoilla italialaiset Daniello Bartoli ja Giovanni Batista Riccioli raportoivat tummasta alueesta Marsin pinnalla, joka nykyään tunnetaan Syrtis Majorina. Ensimmäisen kartan planeetasta piirsi Christiaan Huygens jo vuonna 1659. Karttaan on merkitty edellä mainittu tumma alue sekä mahdollisesti toinen planeetan valkoisista napalakeista. Vähitellen planeetan pinnan yksityiskohdat tarkentuivat ja siltä havaittiin muun muassa napajäätiköiden koon vaihtelu Marsin vuoden kuluessa. Vuonna 1877 amerikkalainen tähtitietelijä Asaph Hall löysi Marsin pienet kuut, Phoboksen ja Deimoksen. Samana vuonna italialainen Giovanni Schiaparelli väitti nähneensä Marsin pinnalla symmetrisen kanavajärjestelmän. Hän sai havaintojen tuekseen tunnetun amerikkalaisen miljonäärin ja harrastajatähtitieteilijä Percival Lowellin. Tästä alkoikin neljännesvuosisadan kestänyt spekulaatio Marsin älyllisestä elämästä. Vaikka kanavateoria kumottiin lopullisesti vuonna 1909, jäi tästä kiistelystä meille muistoksi runsas määrä tieteiskirjallisuutta ja elokuvamateriaalia, jossa Marsilaiset saapuvat Maahan pahat mielessä.

Nykyään tunnemme Marsin ominaisuudet jo varsin hyvin sekä Maan päältä tehdyn tutkimustyön että luotainlentojen ansiosta. Mars kiertää Aurinkoa keskimäärin 228 miljoonan kilometrin etäisyydellä, mutta sen kiertorata on poikkeuksellisen soikea muihin planeettoihin verrattuna. Siksi se käy lähimmillään Aurinkoa vain 207 miljoonan kilometrin päässä, mutta on toisaalta kauimmillaan jopa 250 miljoonan kilometrin etäisyydellä. Tästä johtuen Mars näkyy myös Maasta katsottuna vaihtelevan kokoisena jopa eri oppositioiden välillä. Marsin kiertoaika Auringon ympäri on 687 vuorokautta eli jonkin verran alle kaksi vuotta. Planeetan halkaisija on noin 6 750 kilometriä eli vain hieman yli puolet Maan halkaisijasta. Marsin massa on vain noin 10 % Maan massasta. Marsin vuorokausi kestää noin 24,6 tuntia ja sen akselin kaltevuus on noin 25 astetta. Molemmat lukemat ovat lähes samanlaisia kuin Maalla.

Mars Orbiter luotaimen ottama kuvapari osoittaa kuinka Marsin pinnan yksityiskohdat katoavat täysin pölymyrskyn iskiessä planeetan pinnalle.
Image credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Marsin sisimmän osan muodostaa noin 1 700 kilometrin paksuinen rautaydin. Ydin lienee kokonaan kiinteä, sillä Marsilla ei ole sisäisiä virtauksia, jotka synnyttäisivät planeetan ympärille magneettikentän. Marsilla ei ole myöskään mannerlaattoja, sillä sen vaippakerroksessa olevat kuumat virtaukset nousevat ylös aina samassa kohden, joka näkyy Marsin pinnalla olevina suurina tulivuorina. Näistä suurin on peräti 26 kilometriä korkea Olympus Mons, joka on samalla aurinkokunnan suurin tulivuori. Tulivuorien lisäksi planeetan pinnalla on pienempiä ja suurempia kraattereita sekä vajoamia ja vanhoja uomia. Uomat lienevät peräisin virtaavasta vedestä Marsin varhaisilta vuosilta, jolloin sen ydin oli vielä sula ja kaasukehä paksumpi. Nykyään Marsin pinta on karu ja se muodostuu väriltään punertavasta rautaoksidista. Marsin pinnan keskilämpötila on – 55 astetta, mutta vaihtelu on suurta. Päiväntasaajalla lämpötila voi paikoitellen nousta jopa + 20 asteeseen, mutta toisaalta navoilla se voi pudota öisin jopa – 130 asteeseen. Marsin navoilla ovat sen vesi- ja hiilidioksidijäästä koostuvat valkoiset napalakit. Niiden koko vaihtelee vuodenaikojen mukana. Marsin pinnalla olevat suuret tummat alueet ovat puolestaan tulivuorista sinkoutunutta vulkaanista ainesta. Säännöllisiä Marsin pinnalla tapahtuvia ilmiöitä ovat myös vuosittaiset hiekkamyrskyt, jotka ovat toisinaan koko planeetan laajuisia ja kestävät jopa viikkoja. Myrskyt syntyvät samalla periaatteella kuin Maankin myrskyt eli harvassa kaasukehässä olevista ilmanpaine-eroista.

Marsin punertava pinta on karua ja kivistä autiomaata.
Image credit: NASA/JPL-Caltech/Cornell/ASU

Marsilla on kaksi kuuta. Molemmat ovat hyvin pieniä, mutta ne on silti löydetty Maan pinnalta. Kuut löydettiin samana päivänä, kun amerikkalainen tähtitieteilijä Asaph Hall havaitsi ne elokuussa vuonna 1877. Kuiden nimet ovat Phobos ja Deimos eli suomalaisittain pelko ja kauhu. Phobos on kuista suurempi, mutta senkin halkaisija on vain 22 kilometriä. Pienemmän Deimoksen halkaisija on vain 13 kilometriä. Molemmat ovat epäsäännöllisen muotoisia, sillä niiden oma painovoima ei ole riittänyt muokkaamaan kuiden muotoa pyöreäksi. Phoboksen kiertoaika Marsin ympäri on noin 7,5 vuorokautta ja vastaavasti Deimoksen hieman yli 30 vuorokautta. Kuut eivät todennäköisesti ole Marsin alkuperäisiä kiertolaisia, vaan niiden oletetaan joutuneen Marsin vetovoimakenttään asteroidivyöhykkeeltä. Ne eivät myöskään tule kiertämään kovin pitkään Marsia, sillä esimerkiksi Phobos lähestyy Marsia kaksi metriä vuosisadassa. Tällä vauhdilla lähestyessään se hajonnee palasiksi 30 – 50 miljoonan vuoden kuluessa Marsin aiheuttaman vuorovesivoiman vaikutuksesta.

Tuhoon tuomittu Phobos kiertänee Marsia vielä joitakin kymmeniä miljoonia vuosia.
Image credit: NASA/Mars Reconnaissance Orbiter

Elämän mahdollisuutta Marsissa on pohdittu pitkään. Vakavasti sitä alettiin pohtia, kun 1800-luvun lopulla planeetan pinnalla väitettiin näkyvän säännöllisen muotoisia kanavajärjestelmiä, joiden oletettiin olevan älykkäiden olentojen rakentamia kastelukanavia. 1900-luvun alkupuolella kanavat todettiin kuitenkin Marsin pinnan luonnollisiksi piirteiksi. Elämän mahdollisuus jäi kuitenkin kytemään ihmisten mieliin ja nosteessa oleva tieteis- ja fantasiakirjallisuus piti yllä uskoa älykkään elämän mahdollisuudesta Marsissa. Tunnetuimpia tarinoita ovat Edgar Rice Burroughsin Mars-kirjat sekä H.G. Wellsin romaani Maailmojen sota. Wellsin romaaniin pohjautuva radiokuunnelma aiheutti jopa pienimuotoisen paniikin Yhdysvalloissa vuonna 1938 useiden ihmisten luullessa sitä aidoksi uutislähetykseksi. Hiljalleen ”marsilaisten” mahdollinen olemassa olo on poistunut myös ihmisten mielistä ja jäljelle on jäänyt tieteellinen elämän selvittäminen, jota Marsissa voisi olla lähinnä mikrobitasolla. Tulokset ovat kuitenkin toistaiseksi olleet negatiivisia. Vaikka Marsista ei toistaiseksi ole löydetty minkäänlaista elämää, ovat olosuhteet planeetan pinnalla olleet aikaisemmin toisenlaiset. Luotainlentojen ansiosta on selvitetty, että muinaisen Marsin pinnalla on lähes varmasti ollut aikaisemmin nestemäistä vettä. Curiosity-mönkijä on tehnyt lisäksi Marsin maaperästä analyysejä, jotka osoittavat planeetan soveltuneen hyvin mikro-organismien synnylle. Mars ei kuitenkaan kyennyt pitämään ilmakehäänsä, joka alkoi ohentua selvästi noin miljardi vuotta sitten. Samalla planeetta viileni ja vesi alkoi haihtua planeetan pinnalta. Nykyään Marsin pinta on steriili ja edellytykset elämälle ovat käytännössä olemattomat. Eläviä mikro-organismeja voisi löytyä lähinnä Marsin pinnan alla sijaitsevista mahdollisista luolastoista tai muista vastaavista paikoista, joissa vettä voisi yhä esiintyä kiinteässä muodossa eli jäänä. Tulevaisuus antanee aikanaan vastauksen kysymykseen Marsin elämästä.

Lisätietoa Marsin olosuhteista ja elämän etsimisestä löytyy muun muassa NASAn teemasivuilta:


Marsin pintaa kuvattuna Euroopan avaruusjärjestön Marsia kiertävältä Mars Express luotaimelta.
Image credit and copyright: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Marsin kiinnostavan aseman vuoksi on sen läheisyyteen tai pinnalle lähetetty lukuisia luotaimia. Neuvostoliiton kaksi Marsnik-luotainta pyrittiin saamaan planeetan luokse jo vuonna 1960, mutta nämä lennot epäonnistuivat. Seuraavat yritykset tapahtuivat vuonna 1962, mutta nämäkin luotaimet epäonnistuivat lähes täysin. Ainoastaan Mars 1 sai lähetettyä muutamia mittaustuloksia ennen kuin yhteys siihen katkesi matkan varrella. Kovin hyvin ei alkanut myöskään Yhdysvaltojen luotainlentojen sarja, sillä sen ensimmäinen luotain, Mariner 3, lähetettiin vahingossa Aurinkoa kiertävälle radalle. Varaluotain Mariner 4 onnistui kuitenkin tehtävässään ja teki Marsin ohilennon 14. heinäkuuta vuonna 1965. Saman vuosikymmenen lopulla perille pääsivät vielä Yhdysvaltojen luotaimet Mariner 6 ja 7. 1970- ja 1980-luvuilla lähettivät Neuvostoliitto ja Yhdysvallat kaikkiaan 13 luotainta kohti Marsia, joista osa onnistui tehtävässään ja osa ei. Merkittävimmät tutkimustulokset saavuttivat Yhdysvaltojen Mariner 9, joka kartoitti planeetan pinnan sekä Viking 1 ja Viking 2 luotaimet, joiden laskeutujat onnistuivat ensimmäisenä laskeutumaan planeetan pinnalle ehjinä. Molemmat laskeutujat toimivat useita vuosia lähettäen mittausdataa ja valokuvia myös Maahan. Ahkera luotainlentojen sarja on jatkunut viime vuosiin saakka. Suurelle yleisölle tunnetuimmat onnistujat ovat olleet Marsin pinnalle lähetetyt mönkijät, joista osa toimii tänäkin päivänä lähettäen uusia kuvia meidän ihasteltavaksi. Mönkijöistä tunnetuin lienee Curiosity, joka laskeutui Marsin pinnalle 6. elokuuta vuonna 2012. Marsin kiertoradallakin on jonkin verran liikennettä, sillä parhaillaan planeettaa kiertää sekä Yhdysvaltojen, Intian että Euroopan avaruusjärjestön tutkimusluotaimia. Seuraavaksi Marsin kiertoradalle on saapumassa Venäjän ja ESAn yhteistyönä lähetetty ExoMars-luotain, jonka tarkoituksena on etsiä jälkiä elämästä. Luotaimen pitäisi asettua Marsin kiertoradalle 19. lokakuuta vuonna 2016 eli aivan näinä päivinä.

Tilanteen kehittymistä voi seurata Euroopan avaruusjärjestön Mars-sivuilta:


Nykypäivän käytäntöjen mukaisesti Curiosity-mönkijä on ottanut itsestään selfien Marsin pinnalla.
Image credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Viime vuosina on lehdistössä saanut runsaasti julkisuutta myös miehitettyjen Mars-lentojen suunnittelu. Tämä olisikin mielenkiintoinen uusi avaus aurinkokunnan valloittamiseen, sillä toistaiseksi ihminen on onnistunut käymään vain Kuun pinnalla. Haasteet ovat kuitenkin suuret, eivätkä puheet ja suunnitelmat tietystikään vielä riitä viemään ketään Marsin pinnalle. Suurimpana ongelmana Mars-lennoilla pidetään niiden pitkää kestoa, joka kokonaisuudessaan kestäisi jopa parikin vuotta. Suurin osa ajasta kuluisi painottomassa tilassa, jolloin lihakset ehtivät surkastua ja paluu Maahan saattaa osoittautua vaikeaksi. Lisäksi avaruuden säteily aiheuttaisi tuon ajan kuluessa huomattavia solumuutoksia ja syöpäriski kasvaisi merkittävästi. Terveydellisten ongelmien ratkaisemiseksi tulisi siis ensimmäisenä kehittää teknologiaa, joka vähentäisi haittoja huomattavasti. Muitakin teknisiä haasteita riittää ja esimerkiksi elossapitojärjestelmien ylläpito ruokatuotannosta jätteiden kierrätykseen vaatii vielä kehittämistä. Myös lennon kustannukset ovat niin sanotusti tähtitieteellisiä ja rahoituksen löytäminen hankkeeseen on vähintään haastavaa. Menopaluulentojen rinnalla on esitetty myös pysyvän siirtokunnan perustaminen Marsiin. Näistä tunnetuin lienee yksityinen hanke, Mars One, joka tosin kärsii niin ikään rahoituksen puutteesta ja teknologisista haasteista. Hanketta väitetään monien mukaan hyvin epärealistiseksi ja joissakin lähteissä jopa pelkäksi huijaukseksi.

Ajatuksena varsin mielenkiintoisesta hankkeesta löytyy kuitenkin lisätietoa osoitteesta:


Palataan kuitenkin vielä lopuksi Maan pinnalle ja Marsin havaitsemiseen, joka on kuitenkin meille se perinteinen tapa tutustua punaiseen planeettaan. Mars näkyy Maan pinnalle vaihtelevasti sen radan soikeuden ja planeettojen keskinäisen aseman vaihtelun vuoksi. Parhaiten Mars näkyy, kun Maa on sen kanssa samalla puolella Aurinkoa eli toisin sanoen silloin, kun Mars on oppositiossa. Etäisyys eri oppositioiden välillä vaihtelee huomattavasti noin 15-17 vuoden jaksoissa. Opposition aikaan Marsin näennäinen koko vaihtelee noin 14 ja 25 kaarisekunnin välillä ja kirkkaus – 1.2 ja – 3.0 magnitudin välillä. Opposition aikaan (ja usein muutenkin) Mars näkyy siten kirkkaampana kuin tavalliset tähdet. Oppositiossa Marsin pinnalta erottuu suhteellisen helposti tumma Syrtis Major ja valkoiset napalakit jopa melko pienellä kaukoputkella. Paljain silmin Mars näyttää kuitenkin aina tähtimäiseltä kohteelta. Pienimmillään eli kun planeetta on kauimmillaan Maasta, Mars näkyy vain noin 4 kaarisekunnin kokoisena pallona, josta ei voi käytännössä erottaa yksityiskohtia. Marsin seuraava oppositio on vasta heinäkuussa 2018, jolloin se on peräti 24 kaarisekunnin kokoinen. Valitettavasti oppositio on erittäin huono Suomesta katsottuna ja Mars näkyy Etelä-Suomessakin vain muutaman asteen korkeudella. Sitä seuraava oppositio lienee yksi parhaimmista, jos asiaa ajattelee Suomen näkökulmasta. Silloin planeetta on kooltaan noin 22 kaarisekuntia ja se kohoaa taivaalla jo noin 30 asteen korkeudelle horisontista. Tämä oppositio on lokakuussa 2020, joten sitä joudumme odottelemaan vielä hetken.

Vuoden 2014 oppositiossa Mars oli ainoastaan 15 kaariminuutin kokoinen ja näkyi melko matalalla, joten yksityskohtien määräkin jäi omissa kuvissa varsin vaatimattomaksi. Kevola, Paimio, 16.5.2014.

Kuvat, ellei kuvan yhteydessä toisin mainita: © Jani Laasanen

 
 
 

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti